KR19990064155A - A larval hormone or an agonist thereof as a chemical ligand for regulating gene expression in plants by receptor mediated transactivation - Google Patents

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KR19990064155A
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더블류. 하링, 지. 보이롤
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Abstract

본 발명은 식물에서의 유전자 발현을 조절하는 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명의 방법은 USP 수용체를 암호화하는 USP 수용체 발현 카셋트 및 표적 폴리펩티드를 암호화하는 하나 이상의 표적 발현 카셋트를 사용하여 식물을 형질전환시키는 것을 포함한다. 상기 형질전환된 식물을 유충 호르몬 또는 이의 효능제와 접촉시킴으로써, USP 수용체 폴리펩티드의 존재하에 표적 폴리펩티드의 발현이 활성화된다. 임의로, USP와 다른 수용체 폴리펩티드를 암호화하는 추가의 "제2" 수용체 발현 카셋트를 사용할 수도 있다. 본 발명의 방법은 식물 수정과 같이 농업적으로 중요한 여러가지 특성을 조절하는데 유용하다. 또한, 사전에 알려져 있지 않은 USP에 대한 리간드를 확인하는 방법이 기술되어 있다. 시험 물질은 USP 수용체 발현 카셋트 및 표적 발현 카셋트로 형질전환시킨 식물 세포와 시험 물질을 접촉시킴으로써 확인된다. 표적 발현 카셋트는 리포터 폴리펩티드를 암호화하는데, 이의 발현은 정량적 또는 정성적으로 측정될 수 있고, 이에 의해 시험 물질이 USP에 대한 리간드로서 확인된다.The present invention relates to a method for regulating gene expression in a plant. Specifically, the methods of the invention include transforming plants using USP receptor expression cassettes encoding USP receptors and one or more target expression cassettes encoding the target polypeptides. The expression of the target polypeptide is activated in the presence of the USP receptor polypeptide by contacting the transformed plant with a lectin hormone or an agonist thereof. Optionally, additional " second " receptor expression cassettes encoding the USP and other receptor polypeptides may be used. The method of the present invention is useful for controlling various agricultural important properties such as plant fertilization. Also described is a method for identifying a ligand for a USP that is not known in advance. The test substance is identified by contacting the test substance with a plant cell transformed with a USP receptor expression cassette and a target expression cassette. The target expression cassette encodes a reporter polypeptide whose expression can be quantitatively or qualitatively measured whereby the test substance is identified as a ligand for USP.

Description

수용체 매개된 트랜스활성화에 의해 식물에서 유전자 발현을 조절하기 위한 화학적 리간드로서의 유충 호르몬 또는 이의 효능제A larval hormone or an agonist thereof as a chemical ligand for regulating gene expression in plants by receptor mediated transactivation

본 발명은 식물에서 유전자 발현의 화학적 조절에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 유충 호르몬 또는 이의 효능제를 화학적 리간드로서 사용하여 식물 세포에서 표적 폴리펩티드의 수용체-매개된 발현을 조절하는 방법뿐만 아니라 적합한 발현 카셋트를 함유하는 유전자이식(transgenic) 식물 세포, 식물질 또는 식물 및 이의 자손에 관한 것이다.The present invention relates to the chemical regulation of gene expression in plants. In particular, the present invention relates to methods of regulating receptor-mediated expression of a target polypeptide in a plant cell using a larval hormone or agonist thereof as a chemical ligand, as well as a method of regulating transgenic plant cells containing a suitable expression cassette, Or plants and their offspring.

일부 경우에, 식물, 식물 세포 또는 식물 조직에서 표현형 특성의 발현 시간 또는 발현 정도를 조절하는 것이 바람직하다. 이상적인 상황은 포장 작물, 풍치 관목 등에 용이하게 적용할 수 있는 화학 물질에 의해 유발된 이와 같은 특성의 발현을 마음대로 조절할 수 있는 것이다. 이상적인 상황을 달성하기 위해 사용될 수 있는 유전자 발현을 조절하는 한가지 이와 같은 시스템은, 아직까지는 식물에 천연적으로 존재하는 것으로 알려져 있지 않기 때문에, 핵 수용체의 스테로이드 및 티로이드 호르몬 상과(superfamily)이다. 핵 수용체의 스테로이드 및 티로이드 호르몬 상과는 포유동물 및 곤충에서 발견되며, 100개 이상의 공지된 단백질로 구성되어 있다. 포유동물에서 발견되는 당해 상과내의 수용체중 일부는 레티노산 수용체(RAR), 비타민 D 수용체(VDR), 티로이드 호르몬 수용체(T3R) 및 레티노산 X 수용체(RXR)이다. 상과의 상기 수용체 및 기타 수용체는 표적 유전자의 5' 조절 영역에 결합하고, 화학적 리간드가 수용체에 결합함에 따라 표적 유전자 발현을 트랜스활성화(transactivate)시킨다.In some cases, it is desirable to regulate the expression time or degree of expression of phenotypic traits in plants, plant cells or plant tissues. The ideal situation is to control the manifestation of such properties caused by chemicals that can be easily applied to packaged crops, shrubs, and the like. One such system for regulating gene expression that can be used to achieve ideal conditions is the steroid and thyroid hormone phase (superfamily) of nuclear receptors, as it is not yet known to be naturally present in plants. Steroids and thyroid hormone phases of nuclear receptors are found in mammals and insects, and consist of more than 100 known proteins. Some of the receptors found in mammals are the retinoic acid receptor (RAR), the vitamin D receptor (VDR), the thyroid hormone receptor (T 3 R) and the retinoic acid X receptor (RXR). The receptors and other receptors in the phase bind to the 5 ' regulatory region of the target gene and transactivate the target gene expression as the chemical ligand binds to the receptor.

상기 기술된 포유동물에서 발견된 수용체 이외에, 유사한 구조 및 활성을 갖는 수용체가 곤충 드로소필라(Drosophila)에서 확인되었다[참조: Koelle et al., Cell 67:59(1991); Christianson and Kafatos, Biochem. Biophys. Res. Comm. 193: 1318(1993); Henrich et al., Nucleic Acids Res. 18: 4143(1990)]. 엑디손(Ecdysone) 수용체(EcR)는 곤충 스테로이드 호르몬 20-하이드록시엑디손을 결합시키고, 울트라스피라클(Ultraspiracle) 유전자(USP)의 생성물과 이질이량체화되는 경우 유전자 발현을 트랜스활성화시킨다. 또한, 호르몬 효능제와 같이 20-하이드록시엑티손 이외의 또다른 화학적 리간드는 유사한 조건하에 EcR에 결합할 것이고, 표적 유전자의 트랜스활성화를 유발한다.In addition to the receptors found in the mammals described above, receptors with similar structures and activities have been identified in the insect Drosophila (Koelle et al., Cell 67: 599 (1991); Christianson and Kafatos, Biochem. Biophys. Res. Comm. 193: 1318 (1993); Henrich et al., Nucleic Acids Res. 18: 4143 (1990)). The Ecdysone receptor (EcR) binds the insect steroid hormone 20-hydroxyexidone and transactivates gene expression when heterodimerized with the product of the Ultraspiracle gene (USP). In addition, other chemical ligands, such as hormone agonists other than 20-hydroxyexciton, will bind to EcR under similar conditions and induce transactivation of the target gene.

또한, USP는 이의 리간드가 확인되지 않았기 때문에 "오르판" 수용체인 것으로 간주될 지라도 핵 수용체의 스테로이드 및 티로이드 상과의 구성원인 것으로 밝혀졌다[참조: Seagraves, Cell 67: 225-228(1991)]. USP는 서열에 있어서 RXRα[참조: Oro et al., Nature, 347: 298-301(1990)]과 관련되며, RXR은 EcR과 이질이량체를 형성할 수 있다[참조: Thomas et al., Nature 362: 471-475(1993)]. 유충 호르몬 효능제인 메토프렌 및 이의 유도체 메토프렌산은 RXRα에 의해 활성화됨으로써 곤충 및 포유동물 세포 모두에서 재조합체 리포터 유전자를 전사에 의해 활성화시키는 것으로 밝혀졌다[참조: Harmon et al., Proc. Natl. Acad. Sci. 92: 6157-6160(1995)]. 그러나, 유충 호르몬은 RXRα-매개된 트랜스활성화를 유도하지 않는다[참조: Harmon et al.]. 오르판 수용체 USP가 유력한 것으로 제시되었으나[참조: Harmon et al.: Seagraves; Oro et al., Current Opinion in Genetics and Development 2: 269-274(1992)], 현재까지 핵 유충 호르몬 수용체에 대한 명백한 증거는 없었다[참조: Harmon et al.; Henrich and Brown, Insect Biochem. Molec. Biol. 25: 881-897(1995)].In addition, USP has been found to be a member of the nuclear receptor's steroid and thyroidal phase, even though its ligand has not been identified and thus is considered to be an "orphan" receptor (Seagraves, Cell 67: 225-228 (1991) ]. USP relates to the sequence RXRa (Oro et al., Nature, 347: 298-301 (1990)), and RXRs can form heterodimers with EcR (Thomas et al., Nature 362: 471-475 (1993)]. The larvae hormone agonist methoprene and its derivatives methoprenic acid have been shown to activate transcriptionally by recombinant reporter genes in both insect and mammalian cells by activation by RXRa (Harmon et al., Proc. Natl. Acad. Sci. 92: 6157-6160 (1995)). However, the larval hormone does not induce RXRα-mediated transactivation (Harmon et al.). The orbital receptor USP has been suggested as potent (Harmon et al .: Seagraves; Oro et al., Current Opinion in Genetics and Development 2: 269-274 (1992)], to date there is no clear evidence for a nuclear larval hormone receptor (Harmon et al .; Henrich and Brown, Insect Biochem. Molec. Biol. 25: 881-897 (1995)).

이들 화학 물질은 농업에서의 용도가 이미 공지되어 있기 때문에, 유충 호르몬 및 이의 효능제는 식물에서 유전자 발현의 화학적 조절을 위한 기존에 인식되지 않은 기회를 제공한다. 현재까지 부족한 것은 이들 화학 물질을 사용하여 유전자이식 식물에서 표적 유전자의 트랜스활성화를 유도할 수 있는 수단이다. 본 발명에 이르러, 유충 호르몬 및 이의 유도체가 오르판 수용체 USP에 대한 리간드인 것으로 밝혀졌다. 이러한 발견으로 식물에 천연적으로 존재하지 않는 핵 수용체를 사용하여 식물에 대한 유전자 조절 전략이 성취된다. 이것은 유충 호르몬 또는 이의 효능제의 적용 효과만이 유전자 조작된 표적 유전자의 발현을 유도할 수 있음을 의미한다. 본 발명에서 입증되는 바와 같이, USP 수용체 폴리펩티드 및 이를 암호화하는 식물-발현가능한 유전자는 식물 세포에서 작용하여 표적 폴리펩티드의 발현을 조절하며, 여기서 USP 수용체 폴리펩티드는 유충 호르몬 또는 이의 효능제의 존재하에 표적 발현 카셋트의 5' 조절 영역을 활성화시킨다. 식물에서 유전자 발현을 조절하는 이와 같은 방법은 식물 수정과 같이 농업적으로 중요한 여러가지 특성을 조절하는데 유용하다.Because these chemicals are already known for use in agriculture, larval hormones and their agonists provide a previously unrecognized opportunity for chemical regulation of gene expression in plants. What is lacking so far is the means by which these chemicals can be used to induce the transactivation of target genes in transgenic plants. In accordance with the present invention, it has been found that the larval hormone and its derivatives are ligands to the orbital receptor USP. This finding has led to genetic control strategies for plants using nuclear receptors that are not naturally present in plants. This means that only the application effect of the larval hormone or its agonist can induce the expression of the genetically engineered target gene. As demonstrated in the present invention, a USP receptor polypeptide and a plant-expressible gene encoding it regulate expression of the target polypeptide by acting on the plant cell, wherein the USP receptor polypeptide binds to the target expression < RTI ID = 0.0 > Activate the 5 'control region of the cassette. This method of regulating gene expression in plants is useful for controlling several agronomically important traits such as plant modifications.

본 발명은 식물에서 유전자 발현을 조절하는 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명의 방법은 USP 수용체 폴리펩티드를 암호화하는 USP 수용체 발현 카셋트, 표적 폴리펩티드를 암호화하는 하나 이상의 표적 발현 카셋트, 및 임의로 USP 수용체 폴리펩티드와 다른 제2 수용체 폴리펩티드를 암호화하는 제2 수용체 발현 카셋트로 식물을 형절전환시킴을 포함한다. 형질전환된 식물을 유충 호르몬 또는 이의 효능제와 접촉시킴으로써 상기 USP 수용체 폴리펩티드의 존재하에 표적 폴리펩티드의 발현이 활성화되거나 억제된다. 임의로, 추가의 "제2" 수용체 발현 카셋트를 사용할 수 있는데, 제2 수용체 발현 카셋트는 USP와 다른 수용체 폴리펩티드를 암호화한다. 본 발명의 방법은 식물 수정과 같이 농업적으로 중요한 여러가지 특성을 조절하는데 유용하다.The present invention relates to a method of regulating gene expression in a plant. Specifically, the methods of the present invention are directed to a USP receptor expression cassette encoding a USP receptor polypeptide, one or more target expression cassettes encoding the target polypeptide, and optionally a second receptor expression cassette encoding a second receptor polypeptide different from the USP receptor polypeptide And planting the plant. The expression of the target polypeptide is activated or inhibited in the presence of the USP receptor polypeptide by contacting the transformed plant with the larval hormone or agonist thereof. Optionally, an additional " second " receptor expression cassette can be used, wherein the second receptor expression cassette encodes a different receptor polypeptide than USP. The method of the present invention is useful for controlling various agricultural important properties such as plant fertilization.

또한, 본 발명은 유충 호르몬 또는 이의 효능제에 의해 활성화시킬 수 있는 USP 수용체 발현 카셋트 및 표적 발현 카셋트를 포함하는 유전자이식 식물에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 식물 세포 환경하에 효과적인, 기존에 알려져 있지 않은 USP에 대한 리간드를 포함한다. 시험 물질은 USP 수용체 발현 카셋트 및 표적 발현 카셋트로 형질전환시킨 식물 세포를 시험 물질과 접촉시킴으로써 확인된다. 표적 발현 카셋트는 수용체 폴리펩티드를 암호화하는데, 이의 발현은 정량적 또는 정성적으로 측정될 수 있으며, 이에 의해 시험 물질이 USP에 대한 리간드로서 확인된다.The present invention also relates to a transgenic plant comprising a USP receptor expression cassette and a target expression cassette which can be activated by a larval hormone or agonist thereof. The present invention also encompasses ligands for USP that are not known to be effective under the plant cell environment. The test substance is identified by contacting the plant cell transformed with the USP receptor expression cassette and the target expression cassette with the test substance. The target expression cassette encodes a receptor polypeptide whose expression can be quantitatively or qualitatively determined whereby the test substance is identified as a ligand for USP.

도 1은 5' 조절 영역에 존재하는 직접 반복 반응 요소와 함께 VP16-USP 수용체 발현 카셋트 및 표적 발현 카셋트를 포함하는 식물 세포의 도식을 제공한다. 유충 호르몬 또는 이의 효능제의 존재하에, VP16-USP 수용체는 표적 폴리펩티드의 발현을 활성화시킨다.Figure 1 provides a schematic representation of a plant cell comprising a VP16-USP receptor expression cassette and a target expression cassette with a direct repeat response element present in the 5 ' regulatory region. In the presence of the larval hormone or agonist thereof, the VP16-USP receptor activates the expression of the target polypeptide.

도 2는 USP-VP16 및 GAL4-EcR 수용체 발현 카셋트 모두를 포함하는 식물 세포의 도식을 제공한다. 유충 호르몬 또는 이의 효능제에 노출시킴에 따라, GAL4-EcR 및 USP-VP16 수용체 폴리펩티드의 배합에 의해 유발된 표적 폴리펩티드 발현의 활성화가 역전된다.Figure 2 provides a schematic of plant cells comprising both the USP-VP16 and GAL4-EcR receptor expression cassettes. Upon exposure to the larval hormone or agonist thereof, the activation of the expression of the target polypeptide caused by the combination of the GAL4-EcR and USP-VP16 receptor polypeptides is reversed.

도 3은 화학적 리간드 테부페노자이드(또한 RH 5992로도 알려짐)이 존재하는 것을 제외하고는 도 2에 상응한다. 유충 호르몬 또는 이의 효능제의 존재하에, 활성화가 이들 상황하에서 또한 역전된다.Figure 3 corresponds to Figure 2, except that the chemical ligand tebufenozide (also known as RH 5992) is present. In the presence of the larval hormone or agonist thereof, activation is also reversed under these circumstances.

"유충 호르몬"은 곤충에 의해 생산되는 화학적 화합물 부류를 의미한다. 유충 호르몬은 곤충의 유충 특성의 유지 및 후속의 성숙 예방을 유발함으로써 애벌레 변태를 조절한다. 유충 호르몬의 작용은 행태학적, 생화학적 또는 분자적 효과로서 생물학적으로 나타난다. 일부 천연 발생 유충 호르몬은 분리 및 특성화되어 있다."Larvae hormone" refers to a class of chemical compounds produced by insects. The larval hormone regulates larval metamorphosis by inducing maintenance of insect larval characteristics and subsequent maturation prevention. The action of larval hormones is biologically manifested as behavioral, biochemical or molecular effects. Some naturally occurring larval hormones are isolated and characterized.

유충 호르몬의 효능제는 유충 호르몬의 생물학적 활성중 하나 이상을 나타내는 화합물 부류를 의미한다. 유충 호르몬의 효능제는 유충 호르몬과 구조적으로 유사하거나 유사하지 않을 수 있다. 또한, 이와 같은 기술에는 상술된 유충 호르몬-유사 생물학적 효과를 직접 생성하는 화합물의 대사 전구체일 수도 있는 화합물도 포함된다. 예를 들면, 메토프렌은 메토프렌산의 대사 전구체인데, 이는 메토프렌을 적용함으로써 관찰되는 유충 호르몬-유사 생물학적 효과를 차례로 직접적으로 나타낸다.The agonist agonist means a class of compounds that exhibits one or more of the biological activities of the larval hormone. The agonist agonist may not be structurally similar or similar to the larval hormone. Such techniques also include compounds that may be metabolic precursors of compounds that directly produce the above-mentioned larval hormone-like biological effects. For example, methoprene is the metabolic precursor of methoprenic acid, which in turn directly indicates the larval hormone-like biological effects observed by applying methoprene.

본원에 사용된 용어 "수용체 폴리펩티드"는 적용된 화학적 리간드에 반응하여 표적 폴리펩티드의 발현을 활성화 또는 억제시킬 수 있는 폴리펩티드를 의미한다. 수용체 폴리펩티드는 리간드 결합 도메인, DNA 결합 도메인 및 트랜스활성화 도메인으로 구성되어 있다. 리간드 결합 도메인은 상보성 화학적 리간드를 비공유적으로 결합시키는 구조를 갖는 아미노산 서열을 포함한다. DNA 결합 도메인은 반응 요소(RE)로서 공지된 특이적 뉴클레오티드 서열을 비-공유적으로 결합시키는 아미노산 서열을 포함한다. 하나 이상의 반응 요소는 표적 발현 카셋트의 5' 조절 영역내에 위치한다. 각각의 RE는 한쌍의 반-부위(half-site)를 포함하며, 각각의 반-부위는 단일 DNA 결합 도메인이 단일 반-부위를 인식하는 5 내지 6개의 염기쌍 코어를 갖는다. 반-부위는 직접 반복, 회문 반복 또는 역전 반복으로서 서로 비교적 선형 배향으로 배열될 수 있다. 반-부위의 뉴클레오티드 서열, 공간 및 선형 배향은 DNA 결합 도메인 또는 도메인들이 반응 요소와 상보성 결합 쌍을 형성할 것인지를 결정한다. 트랜스활성화 도메인은 TATA 박스에서 예비개시 및 조합시에 전사 인자의 효과에 영향을 미치는 아도메인으로서 작용하는 아미노산의 하나 이상의 서열을 포함한다. 트랜스활성화 도메인의 효과는 반복된 전사 개시 빈도를 가능케 하여 더큰 수준의 유전자 발현을 유도한다.The term " receptor polypeptide " as used herein refers to a polypeptide capable of activating or inhibiting the expression of a target polypeptide in response to an applied chemical ligand. The receptor polypeptide consists of a ligand binding domain, a DNA binding domain and a transactivation domain. The ligand binding domain comprises an amino acid sequence having a structure that noncovalently binds a complementary chemical ligand. The DNA binding domain comprises an amino acid sequence that non-covalently binds a specific nucleotide sequence known as a response element (RE). The at least one reactive element is located within the 5 ' regulatory region of the target expression cassette. Each RE comprises a pair of half-sites, each half-site having 5 to 6 base pairs of cores in which a single DNA binding domain recognizes a single half-site. The half-sites can be arranged in a relatively linear orientation with respect to each other as direct repeats, crossings repeats or inverted repeats. The nucleotide sequence, space and linear orientation of the half-site determines whether the DNA binding domain or domains will form a complementary binding pair with the response element. The transactivation domain comprises one or more sequences of amino acids that act as an < RTI ID = 0.0 > subdomain < / RTI > that affects the effect of the transcription factor upon preincubation and combination in the TATA box. The effect of the transactivation domain allows for repeated transcription initiation frequencies leading to greater levels of gene expression.

"수용체 발현 카셋트"는 수용체 폴리펩티드를 암호화하는 뉴클레오티드 서열에 작동가능하게 연결된 5' 조절 영역 및 비해독된 3' 종결 영역(정지 코돈 및 폴리아데닐화 서열)에 대한 뉴클레오티드 서열을 포함한다. 5' 조절 영역은 식물에서의 발현을 촉진시킬 수 있다.A " receptor expression cassette " comprises a nucleotide sequence for a 5 'regulatory region operably linked to a nucleotide sequence encoding a receptor polypeptide and a 3' terminator region (a stop codon and a polyadenylation sequence) compared to the receptor. The 5 ' regulatory region can promote expression in plants.

"USP"는 드로소필라(Drosophila)에서 발견된 수용체 울트라스피라클을 의미한다. 이는 "XR2C"로서도 공지되어 있고, 분리 및 클로닝되어 있으며, 이의 리간드 결합 도메인은 공지된 리간드 결합 도메인과의 서열 상동성에 의해 확인되었으나[참조: Henrich et al., Nucleic Acids Research 18: 4143-4148(1990)], 여기에 결합하는 화학적 리간드 또는 리간드들은 현재까지 알려져 있지 않다. 본원에 사용된 명칭 "USP"는 천연 형태의 수용체, 및 이의 돌연변이체 또는 키메라 형태를 의미한다. 여기에는, 이로써 제한되는 것은 아니지만, 본원에 기술된 돌연변이체 또는 키메라 형태, 및 천연 USP 및 이의 돌연변이체의 리간드 결합 도메인을 적어도 포함하는 USP의 키메라 형태를 포함한다. 본 발명에서는 한가지 형태 이상의 USP를 동시에 사용할 수 있다.&Quot; USP " refers to the receptor ultra spiracle found in Drosophila. This is also known as " XR2C ", isolated and cloned, and its ligand-binding domain has been identified by sequence homology with known ligand binding domains (Henrich et al., Nucleic Acids Research 18: 4143-4148 1990), the chemical ligands or ligands that bind thereto are not known to date. As used herein, the term " USP " means a naturally occurring form of the receptor, and mutant or chimeric forms thereof. This includes, but is not limited to, the chimeric forms of the USP, which include at least the mutant or chimeric forms described herein, and the ligand binding domains of native USP and mutants thereof. In the present invention, more than one type of USP can be used at the same time.

"제2 수용체 발현 카셋트"는 3' 종결 영역에 작동가능하게 연결된 USP와 다른 수용체 폴리펩티드를 암호화하는 뉴클레오티드 서열에 작동가능하게 연결된 5' 조절 영역에 대한 뉴클레오티드 서열을 포함한다. 제2 수용체 발현 카셋트는, 이로써 제한되는 것은 아니지만, EcR, RXR, DHR38[참조: Kafatos et al., Proc. Natl. Acad. Sci. 92: 7966-7970(1995)] 및 이의 돌연변이체 및 키메라 형태를 포함한다.A " second receptor expression cassette " comprises a nucleotide sequence for a 5 'regulatory region operably linked to a nucleotide sequence encoding a USP that is operably linked to a 3' terminus region and a different receptor polypeptide. Second receptor expression cassettes include, but are not limited to, EcR, RXR, DHR38 (Kafatos et al., Proc. Natl. Acad. Sci. 92: 7966-7970 (1995)] and mutants and chimeric forms thereof.

"잔기"는 지시된 공급원으로부터 유도되는 수용체 폴리펩티드의 부분을 의미한다. 예를 들면, "USP-잔기"는 천연 울트라스피라클 수용체로부터 유도되는 수용체 폴리펩티드의 부분을 의미한다. 본원에 사용된 잔기는 하나 이상의 도메인을 포함할 수 있고, 잔기가 명명된 수용체의 리간드 결합 도메인을 적어도 포함한다.&Quot; Residue " means the portion of the receptor polypeptide derived from the indicated source. For example, " USP-residue " refers to a portion of a receptor polypeptide derived from a natural ultraspiracle receptor. The residues used herein may comprise one or more domains and the residues at least comprise the ligand binding domain of the named receptor.

용어 "키메라"는 존재하는 다른 도메인에 대해 이종성의 기원을 갖는 하나 이상의 도메인으로 수용체가 구성되어 있음을 나타내기 위해 사용된다. "이종성"은 수용체 폴리펩티드에 존재하는 하나 이상의 도메인이 다른 도메인에 대하여 이들의 천연 기원에서 상이함을 의미한다. 예를 들면, 헤르페스 심플렉스 VP16 단백질로부터의 트랜스활성화 도메인이 드로소필라로부터의 USP 수용체에 작동가능하게 연결된다면, VP16 트랜스활성화 도메인은 USP-잔기에 대하여 이종성이다. 추가로, USP로부터의 도메인이 RXR로부터의 도메인에 작동 가능하게 연결되어 기능성 수용체를 제공한다면, 키메라 융합은 서로 이종성인 도메인을 가질 것이다. 이들 키메라 수용체 폴리펩티드는 작동가능하게 연결된 뉴클레오티드 서열에 의해 암호화되어 천연적으로 존재하지 않는 암호화 서열을 생성한다. 본 발명의 키메라 수용체 폴리펩티드는 폴리펩티드의 N-말단에서 C-말단 부분까지 선형 명명법에 의해 참조 인용된다. 상기 명명법을 이용하면, USP 수용체의 N-말단 영역에 부가된 VP16으로부터의 트랜스활성화 도메인을 갖는 키메라 수용체 폴리펩티드는 VP16-USP로서 명명될 것이다. 역으로, VP16이 USP 수용체의 C-말단 영역에 부가된다면, 키메라 수용체 폴리펩티드는 USP-VP16으로 명명될 것이다.The term " chimera " is used to indicate that the receptor is composed of one or more domains with heterogeneous origin for the other domains present. By " heterologous " is meant that one or more domains present in the receptor polypeptide differ in their natural origin relative to the other domains. For example, if the transactivation domain from the herpes simplex VP16 protein is operably linked to a USP receptor from the drosophila, the VP16 transactivation domain is heterologous to the USP-residue. Additionally, if a domain from the USP is operatively linked to a domain from the RXR to provide a functional receptor, the chimeric fusion will have a domain that is heterologous to each other. These chimeric receptor polypeptides are encoded by operably linked nucleotide sequences to generate coding sequences that are not naturally present. Chimeric receptor polypeptides of the invention are referenced by linear nomenclature from the N-terminal to the C-terminal portion of the polypeptide. Using this nomenclature, a chimeric receptor polypeptide having a transactivation domain from VP16 added to the N-terminal region of the USP receptor will be named VP16-USP. Conversely, if VP16 is added to the C-terminal region of the USP receptor, the chimeric receptor polypeptide will be designated USP-VP16.

유전자 작제물은 5' 조절 영역 및 이의 작동가능하게-연결된 암호화 서열에 의하여 명명되는데, 5' 조절 영역은 슬래쉬 마크(/) 앞에 나타내고, 암호화 서열은 슬래쉬 마크 뒤에 나타낸다. 예를 들면, 유전자 작제물 35S/USP-VP16은 키메라 수용체 USP-VP16을 암호화하는 DNA에 작동가능하게 연결된 꽃양배추 모자이크 바이러스(Cauliflower Mosaic Virus)의 35S 프로모터를 나타내는데, VP16의 트랜스활성화 도메인이 USP의 C-말단 영역에 부가되어 있다. 수용체 폴리펩티드가 참조 인용된다면, 어떠한 프로모터도 명명되지 않는다. 예를 들면, 상기 유전자 작제물은 USP-VP16 폴리펩티드를 암호화한다.The gene construct is named by the 5 ' regulatory region and its operably-linked coding sequence, with the 5 ' regulatory region preceding the slash mark (/) and the coding sequence after the slash mark. For example, the gene construct 35S / USP-VP16 represents the 35S promoter of Cauliflower Mosaic Virus operably linked to the DNA encoding the chimeric receptor USP-VP16, C-terminal region. If a receptor polypeptide is referred to, no promoter is named. For example, the gene construct encodes a USP-VP16 polypeptide.

"표적 발현 카셋트"는 표적 폴리펩티드를 암호화하는 뉴클레오티드 서열에 작동가능하게 연결된 5' 조절 영역에 대한 뉴클레오티드 서열을 포함하는데, 표적 폴리펩티드의 발현은 화학적 리간드의 존재하에 수용체 폴리펩티드에 의해 활성화되거나 억제된다. 표적 유전자의 5' 조절 영역은 코어 프로모터 서열, 전사 개시 서열, 및 수용체 폴리펩티드의 상보성 결합을 위해 요구되는 반응 요소 또는 반응 요소들을 포함한다. 5' 조절 영역은 식물에서의 발현을 촉진시킬 수 있다. 또한, 표적 발현 카셋트는 3' 종결 영역(정지 코돈 및 폴리아데닐화 서열)을 포함한다.A "target expression cassette" comprises a nucleotide sequence for a 5 'regulatory region operably linked to a nucleotide sequence encoding a target polypeptide, wherein the expression of the target polypeptide is activated or inhibited by the receptor polypeptide in the presence of a chemical ligand. The 5 'regulatory region of the target gene comprises the core promoter sequence, the transcription initiation sequence, and the response or response elements required for complementary binding of the receptor polypeptide. The 5 ' regulatory region can promote expression in plants. Also, the target expression cassette comprises a 3 'termination region (stop codon and polyadenylation sequence).

유충 호르몬 I, II, III 및 O는 I의 치환된 변형인 것으로 공지되어 있다[참조: Fundamentals of Insect Physiology, M. S. Blum, Ed., John Wiley & Sons, New York, 1985]. 유충 호르몬 I은 화학식 메틸 10,11-에폭시-7-에틸-3,11-디메틸-트란스-2,6-트리데카디에노에이트이다. 유충 호르몬 I의 구조는 다음과 같다.The larval hormones I, II, III and O are known to be a substituted variant of I (Fundamentals of Insect Physiology, M. S. Blum, Ed., John Wiley & Sons, New York, 1985). The larval hormone I is methyl 10,11-epoxy-7-ethyl-3,11-dimethyl-trans-2,6-tridecadienoate. The structure of larval hormone I is as follows.

유충 호르몬 길항제는 유충 호르몬의 생물학적 활성중 하나 이상을 나타내는 화합물이다. 유충 호르몬과 구조적 연관성을 갖는 이러한 특성을 갖는 화합물은, 이로써 제한되는 것은 아니지만, 키노프렌, 메토프렌, 하이드로프렌 및 메토프렌산을 포함한다. 이들 유충 호르몬 효능제의 일례로서 키노프렌의 구조는 다음과 같다.The larval hormone antagonist is a compound that exhibits one or more of the biological activities of the larval hormone. Compounds having such properties that are structurally related to larval hormones include, but are not limited to, quinoprene, methoprene, hydroprene, and methoprenic acid. The structure of quinoprene as an example of these larval hormone agonists is as follows.

또한, 유충 호르몬과 구조적으로 관련성이 없는 유충 호르몬 효능제가 공지되어 있다. 이와 같은 화합물에는, 이로써 제한되는 것은 아니지만, 공지된 유충 호르몬 효능제인 폴리사이클릭, 비-이소프레노이드 화합물 페녹시카브이다. 페녹시카브의 화학식은 에틸[2-(4-페녹시페녹시)에틸]카바메이트이다. 페녹시카브의 구조식은 하기와 같이 도시된다.In addition, a larval hormone agonist that is not structurally related to the larval hormone is known. Such compounds include, but are not limited to, the known larval hormone agonists polycyclic, non-isoprenoid compounds phenoxycarb. The formula for phenoxycarb is ethyl [2- (4-phenoxyphenoxy) ethyl] carbamate. The structural formula of phenoxycarb is shown below.

본 발명에 유용한 또다른 유충 호르몬 효능제는 화합물 디오페놀란, 디페닐 에테르 화합물이다. 디오페놀란의 화학식은 4-(2-에틸-1,3-디옥솔란-4-일메톡시)페닐 페닐 에테르이다. 이 화합물은 유충 호르몬 활성이 공지되어 있으며, 화합물 페녹시카브 또는 메토프렌의 기능과 유사하게 작용하는 것으로 예상된다.Another hyperglycemic agonist useful in the present invention is the compound diophenolane, diphenyl ether compound. The formula for diophenolane is 4- (2-ethyl-1,3-dioxolan-4-ylmethoxy) phenyl phenyl ether. This compound is known to have larval hormone activity and to function similarly to the function of the compound phenoxycarb or methoprene.

본 발명에서 유충 호르몬 효능제의 용도는 몇몇 잇점을 제공한다. 첫째, 이들 화합물은 합성에 의해 및 용이하게 이용할 수 있다. 둘째, 이들 화합물중 대다수는 농업적 생산성에 대해 이미 검사되어 있다는 잇점을 가지며, 이와 같은 화합물은 작물에 대한 포장 적용을 위해 사용이 용이하다.The use of larval hormone agonists in the present invention provides several advantages. First, these compounds can be readily synthesized and readily available. Second, the majority of these compounds have the advantage of being already tested for agricultural productivity, and such compounds are easy to use for packaging applications in crops.

본 발명은 유충 호르몬 또는 이의 효능제가 USP 수용체에 대한 화학적 리간드로서 작용한다는 발견을 이용한 것이다. 본 발명에서는 식물-발현가능한 USP 수용체 발현 카셋트 및 적절한 표적 발현 카셋트와 결합하여 기존에 알려져 있지 않은 USP에 대한 화학적 리간드를 사용하여 식물에서 유전자 발현을 조절하는 신규한 방법을 개발하였다.The present invention utilizes the discovery that the larval hormone or agonist acts as a chemical ligand for the USP receptor. The present invention has developed a novel method for regulating gene expression in plants using chemical ligands for USP that have not been previously known in combination with plant-expressible USP receptor expression cassettes and appropriate target expression cassettes.

대다수의 곤충 성장 조절제는 곤충에서 탈피를 억제하는 것으로 밝혀졌으며, 탈피 개시와 관련된 수용체에 직접적으로 작용하는 것 같다. 이와 같은 곤충 성장 조절제에는, 이로써 제한되는 것은 아니지만, 트리플루무론[(1-(2-클로로벤조일)-3-(4-트리플루오로메톡시페닐)우레아], 헥삼플루무론[1-[3,5-디클로로-4-(1,1 ,2,2-테트라플루오로에톡시)페닐]-3-(2,6-디플루오로벤조일)우레아], 테플루벤주론[1-(3,5-디클로로-2,4-디플루오로페닐)-3-(2,6-디플루오로벤조일)우레아], 플루페녹수론[1-(4-(2-클로로-α,α,α-트리플루오로-p-톨릴옥시)-2-플루오로페닐]-3-(2,6-디플루오로벤조일)우레아), 플루사이클록수론[1-[α-(4-클로로-α-사이클로프로필벤질리덴아미노-옥시)-p-톨릴]-3-(2,6-디플루오로벤조일)우레아] 및 루페누론[1-[2,5-디클로로-4-(1,1,2,3,3,3-헥사플루오로프로폭시)페닐]-3-(2,6-디플루오로벤조일)우레아]가 포함된다. 또한, 이로써 제한되는 것은 아니지만, 디플루벤주론 및 클로르플루주론을 포함하는 추가의 벤조일페닐우레아 살충제가 본 발명에 사용될 수도 있다.The majority of insect growth regulators have been shown to inhibit molting in insects and seem to work directly on receptors associated with initiation of molting. Such insect growth regulators include, but are not limited to, triflumuron [(1- (2-chlorobenzoyl) -3- (4-trifluoromethoxyphenyl) urea], hexamphlorum [1- [ (1,1,2,2-tetrafluoroethoxy) phenyl] -3- (2,6-difluorobenzoyl) urea], teflubenzuron [1- (Dichloro-2,4-difluorophenyl) -3- (2,6-difluorobenzoyl) urea], flufenoxuron [1- Fluoro-p-tolyloxy) -2-fluorophenyl] -3- (2,6-difluorobenzoyl) urea), flucyclosuron [1- [ (1,1,2,3,3-pentafluoro-benzylideneamino-oxy) -p-tolyl] -3- (2,6-difluorobenzoyl) urea] 3,3-hexafluoropropoxy) phenyl] -3- (2,6-difluorobenzoyl) urea]. Also included is an addition, including, but not limited to, diplubenolone and chlorflurozoline A benzoyl phenyl urea insecticides may be used in the present invention.

또한, 레티노산 또는 이의 유도체가 유전자이식 식물에서 유전자 발현을 조절하기 위한 유용한 리간드일 수 있다. 레티노산은 배양된 포유동물 세포주에서 이종성-발현된 USP 유전자 생성물을 활성화시키는 것으로 최근에 밝혀졌다[참조: Harmon et al.]. 따라서, 곤충 수용체는 이하 논의되는 바와 같이 수용체(들) 및 표적 유전자의 적절한 배합물을 포함하는 유전자이식 식물에 레티노산 유도체를 적용시킴으로써 조절될 수 있다.In addition, retinoic acid or derivatives thereof may be useful ligands for regulating gene expression in transgenic plants. Retinoic acid has recently been shown to activate heterologous-expressed USP gene products in cultured mammalian cell lines (Harmon et al.). Thus, an insect receptor can be regulated by applying a retinoic acid derivative to a transgenic plant comprising the appropriate combination of receptor (s) and target gene, as discussed below.

또한, 천연 공급원이 유전자이식 옥수수 및 밀과 같은 유전자이식 식물에서 발현된 곤충 수용체에 대한 리간드로서 사용될 수 있다. 다수의 식물은 곤충 탈피를 촉진하거나 억제시키는 화합물을 합성하는 것으로 밝혀졌다. 예를 들면, 가장 활성적인 엑디스테로이드중의 하나인 무리스테론은 식물 공급원으로부터 분리된다. 많은 식물 부류는 엑디스테로이드 또는 유충 호르몬 활성을 생성하는 것으로 알려져 있다.In addition, natural sources can be used as ligands to insect receptors expressed in transgenic plants such as transgenic maize and wheat. Many plants have been found to synthesize compounds that promote or inhibit insect secretion. For example, one of the most active ecdysteroids, myristone, is isolated from plant sources. Many plant classes are known to produce adic steroid or larval hormone activity.

또한, 유충 호르몬 효능제를 리간드로서 사용하여 유전자이식 식물에서 유전자 발현을 조절할 수 있다. 이와 같은 리간드의 예는 에틸 4-[2-3급-부틸카복실옥시]-벤조에이트; 비스티오카바메이트, 5-메톡시-6-[1-(4-메톡시페닐)에틸]-1,3-벤조디옥솔 또는 에틸 E-3-메틸-2-도데세노에이트이다. 이와 같은 리간드를 사용하여 변형된 곤충 수용체(들)를 발현시키는 이종성 식물계에서 기본 발현이 낮은 유전자이식물의 발현을 활성화시키거나 기초 발현이 높은 유전자 발현을 억제시킬 수 있다.In addition, gene expression can be regulated in transgenic plants using larval hormone agonists as ligands. Examples of such ligands are ethyl 4- [2, 3-butylcarboxyloxy] -benzoate; Methoxy-6- [1- (4-methoxyphenyl) ethyl] -1,3-benzodioxole or ethyl E-3-methyl-2-dodecenoate. Such ligands can be used to activate the expression of a gene having a low basal expression in a heterogeneous plant system expressing the modified insect receptor (s), or to suppress gene expression having a high basal expression.

본 발명의 방법은 USP 수용체 발현 카셋트 및 표적 발현 카셋트로 식물 세포 또는 식물을 형질전환시킴을 포함한다. 발현시키면, 유충 호르몬 또는 이의 효능제의 존재하에, 수득된 식물 세포, 식물 또는 이의 자손에서 USP 수용체 폴리펩티드는 유전자이식 세포 또는 식물내에서 표적 발현 카셋트의 5' 조절 영역을 활성화시킨다(도 1). USP의 리간드 결합 도메인에 결합하는 것으로 본원에서 인정되는 유충 호르몬 또는 이의 효능제는 본 발명에 필수적이다.The methods of the invention include transforming a plant cell or plant with a USP receptor expression cassette and a target expression cassette. Upon expression, the USP receptor polypeptide in the plant cell, plant, or progeny thereof obtained in the presence of the larval hormone or agonist thereof activates the 5 ' regulatory region of the target expressed cassette in the transgenic cell or plant (Fig. 1). The larval hormone or agonist thereof recognized herein as binding to the ligand binding domain of USP is essential to the present invention.

또한, 표적 발현 카셋트의 발현 조절은 USP와 다른 추가의 제2 수용체 폴리펩티드 또는 폴리펩티드들을 식물내에서 임의로 발현시킴으로써 달성될 수 있다(도 2 및 도 3). 본 발명에 포함되는 추가의 제2 수용체 폴리펩티드의 예에는, 이로써 제한되는 것은 아니지만, EcR, RXR, DHR38[참조: Kafatos et al., Proc. Natl. Acad. Sci. 92: 7966-7970(1995)] 및 이의 돌연변이체 또는 키메라 형태가 포함된다. 리간드-유도된 트랜스활성화를 조절하기 위한 이들 수용체의 사용은 1996년 2월 19일자로 출원된 국제 특허원 제PCT/EP 96/00686호에 기술되어 있으며, 이는 참조로서 본원에 인용된다.In addition, expression control of the target expression cassette can be achieved by randomly expressing USP and other additional second receptor polypeptides or polypeptides in plants (FIGS. 2 and 3). Examples of additional second receptor polypeptides included in the present invention include, but are not limited to, EcR, RXR, DHR38 (Kafatos et al., Proc. Natl. Acad. Sci. 92: 7966-7970 (1995)] and mutants or chimeric forms thereof. The use of these receptors to regulate ligand-induced transactivation is described in International Patent Application No. PCT / EP 96/00686, filed February 19, 1996, which is incorporated herein by reference.

USP 수용체 폴리펩티드의 리간드 결합 도메인은 유충 호르몬 또는 이의 효능제에 의해 표적 발현 카셋트의 5' 조절 영역의 활성화를 화학적으로 조절하는 수단을 제공한다. USP는 화학적 리간드로서 9-시스-레티노산을 갖는 스테로이드 수용체 RXRα와 유사하다. 또한, USP는 EcR 수용체 폴리펩티드와의 이질이량체를 형성하고, EcR에 결합하고 유충 호르몬 및 이의 효능제와 무관한 곤충 호르몬인 엑디손의 적용에 반응하여 형질전환된 마우스 신장 세포에서 표적 폴리펩티드의 발현을 조절하는 것으로 밝혀졌다[WO 94/01558]. 수용체 USP 및 이의 리간드 결합 도메인은 하기 실시예에서 기술된 바와 같이 유충 호르몬 또는 이의 효능제와 반응하여 식물에서 표적 폴리펩티드의 발현을 조절하는데 특히 유용한 것으로 본 발명에서 밝혀졌다.The ligand-binding domain of a USP receptor polypeptide provides a means of chemically modulating the activation of the 5 ' regulatory region of the target expression cassette by the nematode hormone or agonist thereof. USP is similar to the steroid receptor RXRa with 9-cis-retinoic acid as a chemical ligand. In addition, the USP forms a heterodimer with an EcR receptor polypeptide, binds to EcR and expresses the expression of the target polypeptide in mouse kidney cells transformed in response to the application of the insect hormone, an insect hormone independent of the agonist hormone and its agonist ≪ / RTI > [WO 94/01558]. Receptor USP and its ligand-binding domain have been found in the present invention to be particularly useful for modulating expression of a target polypeptide in a plant by reacting with a larval hormone or an agonist thereof, as described in the Examples below.

또한, USP 수용체 폴리펩티드의 키메라 형태를 본 발명에 사용하여 유충 호르몬 또는 이의 효능제의 존재하에 표적 폴리펩티드의 발현을 활성화시킬 수 있다. 키메라 USP 수용체 폴리펩티드의 DNA 결합 도메인 또는 트랜스활성화 도메인은 트랜스활성화 또는 DNA 결합에 대한 이들의 효율성에 기초하여 이종성 공급원으로부터 선택할 수 있다. 키메라 수용체 폴리펩티드의 상기 도메인은 전사 조절 기능이 유사한 모든 생물체, 예를 들어 식물, 곤충 및 포유동물로부터 수득할 수 있다. 본 발명의 한가지 양태에 있어서, 이들 도메인은 핵 수용체의 스테로이드 및 티로이드 호르몬 상과의 다른 구성원중에서 선택된다. 키메라 수용체 폴리펩티드의 사용은 상이한 공급원으로부터의 도메인을 합한다는 잇점을 가진다. 본원에 제공된 키메라 USP 수용체 폴리펩티드는 최적 트랜스활성화 활성 또는 변형된 RE 결합 또는 리간드로서 유충 호르몬 또는 이의 효능제를 갖는 특이적 반응 요소의 인식을 합한다는 잇점을 가진다. 따라서, 특정 목적을 위해 제조된 키메라 폴리펩티드를 작제할 수 있다. 또한, 이들 키메라 수용체 폴리펩티드는 식물 세포의 이종성 환경하에서 개선된 기능성을 제공한다.A chimeric form of a USP receptor polypeptide can also be used in the present invention to activate the expression of a target polypeptide in the presence of a lormonal hormone or agonist thereof. The DNA binding or transactivation domains of chimeric USP receptor polypeptides can be selected from heterogeneous sources based on their efficiency for transactivation or DNA binding. Such domains of chimeric receptor polypeptides can be obtained from all organisms whose transcriptional control function is similar, for example, from plants, insects and mammals. In one aspect of the invention, these domains are selected from steroids of nuclear receptors and other members of the thyroid hormone phase. The use of chimeric receptor polypeptides has the advantage of combining domains from different sources. The chimeric USP receptor polypeptides provided herein have the advantage of combining the recognition of specific response elements with optimal transactivation activity or modified RE binding or ligand hormone or agonist thereof. Thus, a chimeric polypeptide produced for a particular purpose can be constructed. In addition, these chimeric receptor polypeptides provide improved functionality under the heterologous environment of plant cells.

또한, 리간드-결합 및 DNA-결합 도메인을 모든 기능적 배열로 키메라 수용체 폴리펩티드내에서 조립할 수 있다는 것을 본 발명의 일부로서 간주한다. 예를 들면, 트랜스활성화 도메인중 하나의 아도메인이 천연-발생 수용체의 N-말단 부분에서 발견되는 경우, 본 발명의 키메라 수용체 폴리펩티드는 N-말단의 아도메인 대신에 또는 N-말단의 아도메인 이외에 C-말단에 트랜스활성화 아도메인을 포함할 수 있다. 또한, 본원에 기술된 키메라 수용체 폴리펩티드는 동일한 형태의 복수 도메인, 예를 들어 수용체 폴리펩티드당 하나 이상의 트랜스활성화 도메인(또는 두개의 도메인)을 가질 수 있다.It is also contemplated that the ligand-binding and DNA-binding domains can be assembled into chimeric receptor polypeptides in all functional arrangements as part of the present invention. For example, if one subdomain of the transactivation domain is found in the N-terminal portion of the naturally occurring receptor, the chimeric receptor polypeptide of the present invention may be used in place of the N-terminal subdomain or in addition to the N- And a transactivating domain at the C-terminus. In addition, the chimeric receptor polypeptides described herein may have multiple domains in the same form, for example, one or more transactivation domains (or two domains) per receptor polypeptide.

따라서, 본 발명의 한가지 양태는 유충 호르몬 또는 이의 효능제의 존재하에 표적 폴리펩티드의 발현을 활성화시키고 트랜스활성화을 위해 우수한 특성을 소유하는 USP 수용체 폴리펩티드를 제공한다. 트랜스활성화 도메인은 RNA 폴리머라제에 의한 생산적인 전사 개시를 증가시키는 아미노산 서열로서 정의할 수 있다[참조: generally Ptashne, Nature 335: 683-689(1988)]. 상이한 트랜스활성화 도메인은 전사 개시를 증가시키는 이들의 능력에서 상이한 정도의 효능을 갖는 것으로 공지되어 있다. 본 발명에 있어서, 유충 호르몬 또는 이의 효능제의 존재에 반응하여 고도의 표적 폴리펩티드 발현을 수득하기 위해서는 식물 세포에서 트랜스활성화 효능이 우수한 트랜스활성화 도메인을 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명의 방법에 특히 효과적인 것으로 밝혀진 트랜스활성화 도메인은, 이로써 제한되는 것은 아니지만, VP16(헤르페스 심플렉스 바이러스로부터 분리됨)를 포함한다. 본 발명의 한가지 바람직한 양태에 있어서, VP16으로부터의 트랜스활성화 도메인은 USP-잔기에 작동가능하게 연결되어 식물에서 표적 폴리펩티드 발현을 조절하는 키메라 USP 수용체 폴리펩티드를 생산한다. 또한, 다른 트랜스활성화 도메인이 효과적일 수 있다.Thus, one aspect of the present invention provides USP receptor polypeptides that possess superior properties for activating and transactivating the expression of a target polypeptide in the presence of a lormonal hormone or agonist thereof. The transactivation domain can be defined as an amino acid sequence that increases the productive transcription initiation by RNA polymerase (see generally Ptashne, Nature 335: 683-689 (1988)). Different transactivation domains are known to have different degrees of potency in their ability to increase transcription initiation. In the present invention, in order to obtain a high level of target polypeptide expression in response to the presence of the larval hormone or its agonist, it is preferable to use a transactivation domain having excellent transactivation efficiency in plant cells. Transactivation domains that have been found to be particularly effective in the methods of the invention include, but are not limited to, VP16 (isolated from the herpes simplex virus). In one preferred embodiment of the invention, the transactivation domain from VP16 is operably linked to a USP-residue to produce a chimeric USP receptor polypeptide that modulates expression of the target polypeptide in the plant. In addition, other transactivating domains may be effective.

DNA 결합 도메인은 표적 발현 카셋트의 5' 조절 영역에 존재하는 뉴클레오티드의 특이적 서열(반응 요소라 지칭됨)에 대한 USP 수용체 폴리펩티드에 기인하여 특정한 기능적 특성을 갖는 아미노산의 서열이다. 핵 수용체의 스테로이드 및 티로이드 상과에 대한 DNA 결합 도메인의 구조는 종마다 고도로 보존되며, 결과적으로 상보성 결합 쌍을 형성하기 위해 사용된 반응 요소에서의 변이를 제한한다[참조: Evans, Science 240: 889-895(1988)]. 그럼에도 불구하고, 다른 방법으로 반응 요소를 사용함으로써 유전자 발현을 조절하는 방법에 상당한 유연성을 도입할 수 있다. 본 발명의 바람직한 양태에 있어서, 복수 카피 및 바람직하게는 1 내지 11개 카피의 적절한 반응 요소가 5' 조절 영역에 존재하는데, 이는 USP 또는 임의의 제2 수용체 폴리펩티드에 다수의 부위를 결합시켜 고도의 활성화를 나타내게 한다.The DNA binding domain is a sequence of amino acids with specific functional properties due to the USP receptor polypeptide for a specific sequence of nucleotides (referred to as the response element) present in the 5 ' regulatory region of the target expression cassette. The structure of the DNA binding domain to the steroid and thyroid phase of the nuclear receptor is highly conserved from species to species and as a result limits mutation in the response elements used to form complementary binding pairs (Evans, Science 240: 889-895 (1988). Nevertheless, it is possible to introduce considerable flexibility in the way in which gene expression is regulated by using reactive elements in other ways. In a preferred embodiment of the invention, multiple copies and preferably 1 to 11 copies of a suitable response element are present in the 5 ' regulatory region, which binds multiple sites to the USP or any second receptor polypeptide, To indicate activation.

유전자 조절 방법에서의 추가의 유연성은 5' 조절 영역에서 반응 요소의 선형 배향 또는 위치를 변화시킴으로써 달성될 수 있다. 부류 II 수용체 단백질에 의해 인식되는 반응 요소는 2개의 "반-부위"로 구성된 "2분" 염색체를 가진다[참조: Evans, Science 240: 889-895(1988)]. 각각의 수용체 폴리펩티드는 "반-부위"에 결합한다. 이들 "반-부위"는 직접 반복, 역전된 반복 또는 회문 형식으로 배향될 수 있다. 본 발명의 한가지 양태에 있어서, 하나 이상의 USP 수용체 폴리펩티드 분자는 직접 반복(DR) 반응 요소를 인식하는데, 이에 의해 표적 발현 카셋트의 활성화가 유충 호르몬 또는 이의 효능제의 존재하에 달성된다.Additional flexibility in gene regulation methods can be achieved by changing the linear orientation or position of the response elements in the 5 ' control region. The response element recognized by the class II receptor protein has a " two minute " chromosome consisting of two "half-sites" (Evans, Science 240: 889-895 (1988)). Each receptor polypeptide binds to a " half-site ". These " half-sites " can be oriented in direct repetition, reversed repetition or phonetic form. In one aspect of the invention, one or more of the USP receptor polypeptide molecules recognize a direct repetitive (DR) response element, whereby activation of the target expression cassette is achieved in the presence of a lectin hormone or agonist thereof.

본 발명에 의해 유전자 발현을 조절하는데 있어서의 추가의 유연성은, 이로써 제한되는 것은 아니지만, LexA 또는 GAL4 단백질을 포함하는 다른 전사 활성화제로부터의 DNA 결합 도메인 및 반응 요소를 사용함으로써 달성될 수 있다. 이. 콜라이(E. coli)로부터의 lexA 유전자 및 이의 상보성 결합 부위에 의해 암호화된 LexA 단백질로부터의 DNA 결합 도메인[참조: Brent and Ptashne, Cell 43: 729-736, (1985), LexA/GAL4 전사 활성화제로서 기술됨]을 사용할 수 있다. 또다른 유용한 공급원은 효모의 GAL4 단백질로부터 기원한다[참조: Sadowski et al. Nature 335: 563-564(1988), GAL4-VP16 전사 활성화제로서 기술됨]. 본 발명의 바람직한 양태에 있어서, 임의의 제2 수용체 폴리펩티드의 키메라 변형은 EcR로부터의 리간드 결합 도메인을 함유하는 잔기에 GAL4 DNA 결합 도메인을 융합시킴으로써 작제된다.Additional flexibility in controlling gene expression by the present invention can be achieved by using DNA binding domains and reaction elements from other transcription activators, including, but not limited to, LexA or GAL4 proteins. this. The DNA binding domain from the LexA protein encoded by the lexA gene from E. coli and its complementary binding site (Brent and Ptashne, Cell 43: 729-736, (1985), LexA / GAL4 transcriptional activator Quot;). ≪ / RTI > Another useful source is from yeast GAL4 protein (Sadowski et al. Nature 335: 563-564 (1988), described as GAL4-VP16 transcription activator]. In a preferred embodiment of the invention, the chimeric modification of any second receptor polypeptide is constructed by fusing the GAL4 DNA binding domain to a residue containing a ligand binding domain from an EcR.

또한, USP 및 임의의 제2 수용체 발현 카셋트의 5' 조절 영역은 프로모터를 함유하여 식물 조직 및 세포에서 발현시킨다. 적절한 프로모터는 수용체 발현 카셋트에 대해 선택되어 수용체 폴리펩티드의 발현이 구성적, 개발적으로 조절될 수 있고, 조직 특이적, 세포 특이적 또는 세포 보체 특이적일 수 있다. 또한, 프로모터를 선택하여 수용체 폴리펩티드 자체의 발현이 식물에서 화학적으로 유도될 수 있으며, 이에 의해 리간드에 의해 프로모터 유도 수준이 증가된다. 화학적으로 유도된 발현을 제공하는 것과 특이적 발현을 제공하는 프로모터 요소들을 합함으로써, 화학적 적용에 반응하는 식물의 특이적 세포 또는 조직에서 수용체 폴리펩티드를 발현 또는 활성화시킬 수 있다.In addition, the 5 ' regulatory regions of the USP and any second receptor expression cassette contain promoters and are expressed in plant tissues and cells. Suitable promoters are selected for the receptor expression cassette so that the expression of the receptor polypeptide can be constitutively and orally regulated and can be tissue-specific, cell-specific or cellular complement-specific. In addition, the expression of the receptor polypeptide itself can be chemically induced in plants by selecting a promoter, thereby increasing the level of promoter induction by the ligand. By combining the promoter elements that provide chemically induced expression and provide for specific expression, the receptor polypeptide can be expressed or activated in plant specific cells or tissues that respond to the chemical application.

수용체 폴리펩티드를 암호화하는 뉴클레오티드 서열은 식물에서 발현의 개선, 기능성 개선 또는 이들 모두를 위해 변형시킬 수 있다. 이와 같은 변형에는, 이로써 제한되는 것은 아니지만, 변형 코돈의 이용, 인트론의 삽입 또는 돌연변이체의 작제를 포함한다. 본 발명의 한가지 양태에 있어서, USP 수용체 폴리펩티드를 암호화하는 뉴클레오티드 서열에 작동가능하게 연결된 약-특이적 또는 암술-특이적 프로모터를 포함하는 발현 카셋트를 사용하여 유충 호르몬 또는 이의 효능제의 존재하에 표적 폴리펩티드의 발현을 활성화시킨다.Nucleotide sequences encoding receptor polypeptides can be modified for improved expression, improved functionality, or both in plants. Such modifications include, but are not limited to, use of modified codons, insertion of introns, or construction of mutants. In one aspect of the invention, an expression cassette comprising a drug-specific or pistil-specific promoter operably linked to a nucleotide sequence encoding a USP receptor polypeptide is used to express the target polypeptide < RTI ID = 0.0 > ≪ / RTI >

또한, 유충 호르몬 또는 이의 효능제의 존재하에 수용체 폴리펩티드에 의해 발현이 활성화되는 표적 폴리펩티드가 기술된다. 모든 암호화 서열의 발현이 본 발명에 의해 조절될 수 있으나, 단 상기 암호화 서열에 작동가능하게 연결된 프로모터가 유전자 조작되어 USP 수용체의 DNA 결합 도메인에 상보성인 반응 요소 또는 반응 요소들 및, 임의로 제2 수용체에 요구되는 반응 요소 또는 반응 요소들을 함유한다. 예를 들면, 식물 수정을 조절하는데 유용한 표적 폴리펩티드는 유충 호르몬 또는 이의 효능제의 존재하에 USP 수용체 폴리펩티드에 의해 활성화된다.Also described are target polypeptides whose expression is activated by a receptor polypeptide in the presence of a nematicide or agonist thereof. The expression of all coding sequences can be controlled by the present invention, provided that the promoter operably linked to the coding sequence is genetically engineered to be complementary to the DNA binding domain of the USP receptor and, optionally, Lt; RTI ID = 0.0 > and / or < / RTI > For example, a target polypeptide useful for regulating plant fertilization is activated by a USP receptor polypeptide in the presence of a larval hormone or agonist thereof.

또한, USP 수용체 폴리펩티드의 돌연변이체가 본 발명에 포함된다. 돌연변이체는 표적 발현 카셋트의 감소된 수준의 배후 활성화 특성을 갖도록 제조되어 비유도된 배후 발현에 비해 유도가 상대적으로 크다. 추가로, 유충 호르몬 또는 이의 효능제에 대한 이들의 결합이 변형되어 있는 돌연변이체를 개발할 수 있다. 변형된 결합 특성을 갖는 돌연변이체는 이들 효능제에 독특한 방식으로 다른 효능제와 반응할 것이다. 예를 들면, 하이드로프렌이 아닌 효능제 페녹시카브와만 반응하는 돌연변이체 USP 수용체를 개발함으로써 이소프레노이드 및 비-이소프레노이드 유충 호르몬 효능제가 구별된다. 화학적 돌연변이 유발 또는 특정부 돌연변이 유발과 같은 유용한 돌연변이 유발 방법은 본 기술분야에 공지되어 있다.Also included in the invention are mutants of USP receptor polypeptides. Mutants are engineered to have a reduced level of background activation properties of the target expression cassette, leading to relatively greater induction than non-inferior rear expression. In addition, mutants can be developed in which their binding to the larval hormone or agonist thereof is modified. Mutants with modified binding properties will react with other agonists in a manner unique to these agonists. For example, the development of mutant USP receptors that react only with the non-hydroprenic agonist phenoxycabe distinguishes isoprenoid and non-isoprenoid haptenic hormone agonists. Useful mutagenesis methods such as chemical mutagenesis or specific mutagenesis are known in the art.

또다른 방법에서, 돌연변이체 수용체 폴리펩티드는 USP의 리간드 결합 도메인을 암호화하는 뉴클레오티드 서열의 PCR 돌연변이 유발에 의해 제조된다. 이들 돌연변이체 수용체 폴리펩티드는 효모와 같이 편리한 스크리닝 및 분리 기술에 자체로 제공되는 숙주 생물체에서 발현된다. 그러나, 이와 같은 숙주 생물체에서 감소된 기초 활성 및 보다 큰 추벽 유도를 나타내는 돌연변이 수용체 폴리펩티드에 대한 스크리닝은 식물 세포에서 추가로 시험하기 위한 후보만을 제공할 수 있는데, 이는 스테로이드 및 티로이드 호르몬 상과로부터의 수용체가 효모에서 작용할 수 있을지라도 유전자이식 식물에서의 기능성을 예상할 수 없는 글루코코르티코이드 수용체(GR)을 사용한 연구에서 명백해진다[참조: Lloyd et al., Science 226: 436(1994)]. 효모로부터의 결과를 적용하는데 있어서의 제한점은 GR을 발현시키는 효모 세포가 통상적으로 사용된 화학적 리간드 덱사메타손과는 반응하지 않으나 이 리간드가 다른 이종성 시스템에서 작용한다는 것이다[참조: Schena et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 88: 10421-10425(1991)].In yet another method, a mutant receptor polypeptide is produced by PCR mutagenesis of a nucleotide sequence encoding a ligand binding domain of USP. These mutant receptor polypeptides are expressed in host organisms which are themselves provided with convenient screening and separation techniques such as yeast. However, screening for mutant receptor polypeptides that exhibit reduced basal activity and greater pulp induction in such host organisms may provide only candidates for further testing in plant cells, which may result in a reduction in the amount of steroid and thyroid hormone Although receptors may act in yeast, they become apparent in studies using the glucocorticoid receptor (GR), which can not predict functionality in transgenic plants (Lloyd et al., Science 226: 436 (1994)). A limitation in applying results from yeast is that yeast cells expressing GR do not react with the commonly used chemical ligand dexamethasone, but this ligand acts in other heterogeneous systems (Schena et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 88: 10421-10425 (1991)).

식물 세포에서의 또다른 시험은 돌연변이된 수용체 폴리펩티드를 암호화하는 수용체 발현 카셋트를 제조하고 이들을 표적 발현 카셋트를 사용하여 식물 세포내로 형질전환시킴으로써 달성된다. 형질전환된 식물 세포는 유충 호르몬 또는 이의 효능제의 존재하에 돌연변이 수용체 폴리펩티드에 의한 표적 발현 카셋트의 5'-조절 영역의 활성화에 대해 시험한다. 유충 호르몬 또는 이의 효능제의 존재하에 표적 폴리펩티드의 낮은 기초 발현 및 유충 호르몬 또는 이의 효능제의 존재하에 표적 폴리펩티드의 높은 발현을 유도하는 돌연변이 수용체 폴리펩티드가 식물에서 유전자 발현을 조절하는데 유용하다.Another test in plant cells is accomplished by constructing receptor expression cassettes that encode mutated receptor polypeptides and transforming them into plant cells using a target expression cassette. Transformed plant cells are tested for the activation of the 5'-regulated region of the target expression cassette by a mutant receptor polypeptide in the presence of the nematicide or agonist thereof. Mutant receptor polypeptides that induce high expression of the target polypeptide in the presence of a low basal expression of the target polypeptide and a larval hormone or agonist thereof in the presence of the insect hormone or agonist thereof are useful for controlling gene expression in plants.

상기 기술된 바와 같이, 본 발명의 방법을 이용하여 최소 기초 수준 이상으로 유전자 발현을 통계학적으로 증가시킬 수 있다. 그러나, 본 발명을 사용하여 USP 및 EcR과 같이 수용체에 의해 형성된 복합체에 의해 매개되는 유전자 발현의 활성화를 통계학적으로 감소 또는 억제시킬 수 있다. 이와 같은 수용체 복합체에 의해 매개된 식물에서의 유전자 발현 조절은 1995년 3월 3일자로 출원된 PCT/EP 96/00686호의 목적이며, 이는 본원에 참조로서 인용된다. 이들 수용체 복합체에 의해 매개된 활성화의 역전은 유충 호르몬 또는 이의 효능제의 존재에 의해 유발되며, 이는 USP 수용체 폴리펩티드에 대한 화학적 리간드이다(참조: 도 2 및 도 3). 유충 호르몬 또는 이의 효능제의 존재하에, USP:EcR 복합체가 분열되고, 이에 의해 활성화가 역전된다. 예를 들면, USP 및 GAL4-EcR-C1 수용체 폴리펩티드를 발현시키고 GAL4 결합 부위 요소를 갖는 표적 발현 카셋트를 포함하는 유전자이식 식물에서, 복합체에 의해 유발된 표적 폴리펩티드의 유전자 발현 조절이 역전될 것이다. 이러한 역전은 테부페노자이드(또한 RH 5992로서 공지됨), 또는 EcR의 리간드 결합 도메인에 결합하는 다른 화학적 리간드의 존재하에 또는 이와 같은 화학적 리간드의 부재하에 발생할 수 있다.As described above, the method of the present invention can be used to statistically increase gene expression beyond a minimum basal level. However, the present invention can be used to statistically reduce or inhibit activation of gene expression mediated by a complex formed by a receptor, such as USP and EcR. The modulation of gene expression in plants mediated by such receptor complexes is an object of PCT / EP 96/00686, filed March 3, 1995, which is incorporated herein by reference. Reversal of activation mediated by these receptor complexes is triggered by the presence of the larval hormone or agonist thereof, which is a chemical ligand for USP receptor polypeptides (see FIGS. 2 and 3). In the presence of a larval hormone or agonist thereof, the USP: EcR complex is cleaved, thereby reversing activation. For example, in a transgenic plant that expresses a USP and GAL4-EcR-Cl receptor polypeptide and contains a target expression cassette with a GAL4 binding site element, the modulation of gene expression of the target polypeptide induced by the complex will be reversed. This reversal can occur in the presence of tebufenozide (also known as RH 5992), or other chemical ligands that bind to the ligand binding domain of EcR, or in the absence of such chemical ligands.

식물에서 발현시키기 위해, 적합한 프로모터는 수용체 발현 카셋트 및 표적 발현 카셋트 모두를 위해 선택되지 않으면 안된다. 구체적으로 명시되지 않으면, 하기 언급된 프로모터를 사용하여 수용체 폴리펩티드 또는 표적 폴리펩티드의 발현을 식물에서 유도할 수 있다. 이들 프로모터에는, 이로써 제한되는 것은 아니지만, 구성상, 유도가능한, 일시적으로 조절된, 발생상 조절된, 화학적으로 조절된, 조직-바람직한 및 조직-특이적 프로모터가 포함된다. 바람직한 구성 프로모터에는, 이로써 제한되는 것은 아니지만, CaMV 35S 및 19S 프로모터가 포함된다[미국 특허 제5,352,605호]. 추가로 바람직한 프로모터에는, 이로써 제한되는 것은 아니지만, 대부분의 세포 유형에서 발현되는 것으로 알려진 액틴 유전자중 일부가 포함된다. 문헌[참조: McElroy et al., Mol. Gen. Genet. 231: 150-160(1991)]에 기술된 프로모터가 본 발명의 수용체 발현 카셋트에 용이하게 혼입될 수 있으며, 단자엽 식물 숙주에서 사용하기에 적합하다. 또다른 바람직한 구성 프로모터는 다수의 세포 유형에서 축적되는 것으로 알려진 또다른 유전자 산물인 우비퀴틴으로부터 유도된다. 우비퀴틴 프로모터는 유전자이식 식물에서 사용하기 위해 몇몇 종으로부터 클론된다[참조: 해바라기-Binet et al., Plant Science 79: 87-94(1991); 옥수수-Christensen et al., Plant Molec. Biol. 12: 619-632(1989)]. 옥수수 우비퀴틴 프로모터는 유전자이식 단자엽 식물계에서 개발되었으며, 단자엽 식물의 형질전환을 위해 작제된 이의 서열 및 벡터는 EP-A-342 926에 기술되어 있다. 우비퀴틴 프로모터는 유전자이식 식물, 특히 단자엽 식물에 있어서 본 발명에서 이용하기에 적합하다. 추가로 유용한 프로모터는 옥수수로부터의 U2 및 U5 snRNA 프로모터[참조: Brown et al., Nucleic Acids Res. 17: 8991(1989)] 및 알콜 데하이드로게나제로부터의 프로모터[참조: Dennis et al., Nucleic Acids Res. 12: 3983(1984)]이다.For expression in plants, suitable promoters must be selected for both the receptor expression cassette and the target expression cassette. Unless otherwise specifically stated, the promoters mentioned below can be used to induce the expression of a receptor polypeptide or a target polypeptide in a plant. These promoters include, but are not limited to, constitutive, inducible, transiently regulated, developmentally regulated, chemically regulated, tissue-preferred and tissue-specific promoters. Preferred constitutive promoters include, but are not limited to, the CaMV 35S and 19S promoters [US Pat. No. 5,352,605]. Additional preferred promoters include, but are not limited to, some of the actin genes known to be expressed in most cell types. McElroy et al., Mol. Gen. Genet. 231: 150-160 (1991) can easily be incorporated into the receptor expression cassettes of the present invention and are suitable for use in monocot plant hosts. Another preferred constitutive promoter is derived from ubiquitin, another gene product known to accumulate in a number of cell types. The ubiquitin promoter is cloned from several species for use in transgenic plants (see Sunflower-Binet et al., Plant Science 79: 87-94 (1991); Corn-Christensen et al., Plant Molec. Biol. 12: 619-632 (1989)). The maize ubiquitin promoter has been developed in transgenic monocotyledonous plants and the sequences and vectors thereof constructed for transformation of monocotyledonous plants are described in EP-A-342 926. The ubiquitin promoter is suitable for use in the present invention in transgenic plants, especially monocotyledons. Additional useful promoters include U2 and U5 snRNA promoters from maize (Brown et al., Nucleic Acids Res. 17: 8991 (1989)) and promoters from alcohol dehydrogenase (Dennis et al., Nucleic Acids Res. 12: 3983 (1984).

식물, 특히 옥수수에 있어서 본 발명에서 유용한 조직-특이적 또는 조직-바람직한 프로모터는 뿌리, 속, 잎 또는 화분에서의 발현을 유도하는 프로모터이다. 이와 같은 프로모더는 WO 93/07278에 기술되어 있으며, 이의 내용은 본원에 참조로서 인용된다. 또한, 종자-특이적 발현을 제공하는 프로모터[참조: Schernthaner et al., EMBO J. 7: 1249(1988), 이의 내용은 본원에 참조로서 인용된다], 본원에 참조로서 인용된 EP-A-578 611에 기술되어 있는 약-특이적 프로모터 ant32 및 ant43D, 약(타펫) 특이적 프로모터 B6[참조: Huffman et al., J. Cell. Biochem. 17B: Abstract #D209(1993)]; 변형된 S13 프로모터와 같은 암술-특이적 프로모터[참조: Dzelkalns et al., Plant Cell 5:855(1993)]이 유용하다.A tissue-specific or tissue-preferred promoter useful in the present invention for plants, particularly corn, is a promoter that induces expression in roots, sponges, leaves or pollen. Such promoters are described in WO 93/07278, the contents of which are incorporated herein by reference. A promoter that provides seed-specific expression (Schernthaner et al., EMBO J. 7: 1249 (1988), the contents of which are incorporated herein by reference), EP-A- Specific promoters ant32 and ant43D, the drug (tappet) -specific promoter B6 (Huffman et al., J. Cell. Biochem. 17B: Abstract # D209 (1993)]; A pistil-specific promoter such as the modified S13 promoter (Dzelkalns et al., Plant Cell 5: 855 (1993)) is useful.

또한, 화학적으로-유도된 프로모터가 본 발명에 유용하다. 식물에서 수용체 폴리펩티드 또는 표적 폴리펩티드의 발현을 유도하는데 유용한 본 방법의 특정 프로모터는 예를 들어 EP-A-332 104에 기술되어 있으며, 이의 내용은 본원에 참조로서 인용된다.In addition, chemically-induced promoters are useful in the present invention. Certain promoters of this method useful for inducing the expression of receptor polypeptides or target polypeptides in plants are described, for example, in EP-A-332 104, the contents of which are incorporated herein by reference.

또한, 수용체 발현 카셋트 또는 표적 발현 카셋트의 5' 조절 영역은 다른 증강 서열을 포함할 수 있다. 다수의 서열이 유전자이식 식물에서 유전자 발현을 증강시키는 것으로 밝혀졌다. 예를 들면, 바이러스로부터 유도된 다수의 비-해독된 리더 서열이 발현을 증강시키는 것으로 밝혀졌다. 구체적으로, 담배 모자이크 바이러스(Tobacco Mosaic Virus)(TMV, "Ω-서열"), 옥수수 클로로틱 얼룩 바이러스(Maize Chlorotic Mottle Virus)(MCMV), 및 알파파 모자이크 바이러스(Alfalfa Mosaic Virus)(AMV)로부터의 리더 서열이 발현을 증강시키는데 효과적인 것으로 밝혀졌다[참조: Gallie et al. Nucl. Acids Res. 15: 8693-8711(1987); Skuzeski et al. Plant Molec. Biol. 15: 65-79(1990)]. 본 기술분야에 공지된 다른 리더 서열은 하기의 리더 서열을 포함하지만, 이로써 제한되는 것은 아니다:In addition, the 5 ' regulatory region of the receptor expression cassette or target expression cassette may comprise other enhancer sequences. A number of sequences have been found to enhance gene expression in transgenic plants. For example, it has been found that a number of non-detoxified leader sequences derived from viruses enhance expression. Specifically, it has been reported that tobacco mosaic virus (TMV, "Ω-sequence"), Maize Chlorotic Mottle Virus (MCMV), and Alfalfa Mosaic Virus (AMV) ≪ / RTI > were found to be effective in enhancing expression (Gallie et al. Nucl. Acids Res. 15: 8693-8711 (1987); Skuzeski et al. Plant Molec. Biol. 15: 65-79 (1990). Other leader sequences known in the art include, but are not limited to, the following leader sequences:

* 피코르나바이러스(Picornavirus) 리더, 예를 들어 EMCV 리더(엔세팔로마이오카디티스 5' 비암호화 영역)[참조: Elroy-Stein, O., Fuerst, T. R., and Moss, B. PNAS USA 86: 6126-6130(1989)];* Picornavirus readers, eg EMCV readers (Encephalomio Cardidis 5 'unencrypted domain) (Elroy-Stein, O., Fuerst, TR, and Moss, 6126-6130 (1989);

* 포티바이러스(Potyvirus) 리더, 예를 들어 TEV 리더(Tobacco Etch Virus)[참조: Allison et al., (1986); MDMV 리더(옥수수 왜성 모자이크 바이러스); Virology, 154: 9-20];* Potyvirus readers such as the Tobacco Etch Virus (Allison et al., (1986); MDMV reader (corn dwarf mosaic virus); Virology, 154: 9-20;

* 사람 면역글로블린 중쇄 결합 단백질(BiP) 리더[참조: Macejak, D. G., and Sarnow, P., Nature, 353: 90-94(1991)];Human immunoglobulin heavy chain binding protein (BiP) leader (Macejak, D. G., and Sarnow, P., Nature, 353: 90-94 (1991);

* 알파파 모자이크 바이러스의 피복 단백질 mRNA(AMV RNA 4)로부터의 비해독된 리더[참조: Jobling, S.A., and Gehrke, L., Nature, 325: 622-625(1987)];A comparative leader from the envelope protein mRNA of the Arabidopsis mosaic virus (AMV RNA 4) (Jobling, SA, and Gehrke, L., Nature, 325: 622-625 (1987));

* 담배 모자이크 바이러스 리더(TMV)[참조: Gallie, D.R. et al., Molecular Biology of RNA, pages 237-256(1989)] 및* Tobacco Mosaic Virus Reader (TMV) (Gallie, D.R. et al., Molecular Biology of RNA, pages 237-256 (1989)] and

* 옥수수 클로로틱 얼룩 바이러스 리더(MCMV)[참조: Lommel, S.A. et al., Virology, 81: 382-385(1991), Della-Cioppa et al., Plant Physiology, 84: 965-968(1987)].* Corn Chlorotic Stain Virus Reader (MCMV) (Lommel, S.A. et al., Virology, 81: 382-385 (1991), Della-Cioppa et al., Plant Physiology, 84: 965-968 (1987)].

각종 인트론 서열은 특히 단자엽 세포에서 5' 조절 영역에 부가되는 경우 발현을 증강시키는 것으로 밝혀졌다. 예를 들면, 옥수수 Adh1 유전자는 옥수수 세포내로 도입되는 경우 동종 프로모터하에 야생형 유전자의 발현을 현저히 증강시키는 것으로 밝혀졌다[참조: Callis et al., Genes Develep 1: 1183-1200 (1987)].Various intron sequences have been found to enhance expression, particularly when added to the 5 ' regulatory region in terminal cells. For example, the maize Adh1 gene has been found to significantly enhance the expression of wild-type genes under homologous promoters when introduced into maize cells (Callis et al., Genes Develep 1: 1183-1200 (1987)).

표적 발현 카셋트의 5' 조절 영역내로 하나 이상의 상술된 요소를 도입하는 것 이외에, 표적 발현 카셋트에 특이적인 다른 요소를 또한 도입할 수 있다. 이와 같은 요소에는, 이로써 제한되는 것은 아니지만, 최소 프로모터가 포함된다. 최소 프로모터에 의해, 상류 활성화제에 대한 부위를 결합시키지 않으면서 기본 요소를 매우 불활성화 또는 거의 불활성화시킨다. 이와 같은 프로모터는 트랜스활성화제가 존재하지 않거나 인헨서 또는 반응 요소 결합 부위가 부재하는 경우에 식물에서 낮은 배후 활성을 가진다. 식물내에서 표적 유전자에 특히 유용한 임의의 최소 프로모터는 옥수수의 bronze1 유전자로부터 수득한 Bz1 최소 프로모터이다. Bz1 코어 프로모터는 -53 내지 -58에 위치된 Nhel 부위에서 절단에 의해 'myc' 돌연변이체 Bz1-루시퍼라제 작제물 pBz1LucR98로부터 수득한다[참조: Roth et al., Plant Cell 3: 317(1991)]. 이렇게 유도된 Bz1 코어 프로모터 단편은 -53 내지 +227까지 뻗어 있고, 유전자이식 옥수수에 사용되는 경우 5' 비해독된 영역내에 Bz1 인트론-1을 포함한다.In addition to introducing one or more of the aforementioned elements into the 5 'regulatory region of the target expression cassette, other elements specific to the target expression cassette may also be introduced. Such factors include, but are not limited to, minimal promoters. By the minimal promoter, the base element is highly inactivated or almost inactivated without binding the site for the upstream activator. Such promoters have low rear activity in plants in the absence of transactivators or in the absence of enhancers or reactive element binding sites. Any minimal promoter particularly useful for the target gene in plants is the Bzl minimal promoter obtained from the bronze1 gene of maize. The Bzl core promoter is obtained from the 'myc' mutant Bzl-Luciferase construct pBzlLucR98 by cleavage at the Nhel site located at -53 to -58 (Roth et al., Plant Cell 3: 317 (1991) . The Bzl core promoter fragment thus derived extends from -53 to +227 and contains Bzl intron-1 in the 5 ' -readed region when used in transgenic maize.

프로모터 이외에, 다양한 3' 전사 터미네이터를 본 발명에 사용할 수 있다. 전사 터미네이터는 전사의 종결에 기여하고, mRNA 폴리아데닐화를 교정한다. 식물에 작용하는 것으로 공지된 적합한 전사 터미네이터 및 전사 터미네이터들은 CaMV 35S 터미네이터, tml 터미네이터, 노팔린 신타제 터미네이터, 완두 rbcS E9 터미네이터 및 본 기술분야에 공지된 기타 터미네이터를 포함한다. 이들은 단자엽 식물 및 쌍떡잎 식물 모두에 사용될 수 있다.In addition to promoters, various 3 'transcription terminators can be used in the present invention. Transcriptional terminators contribute to the termination of transcription and correct mRNA polyadenylation. Suitable transcription terminators and transcription terminators known to act on plants include CaMV 35S terminator, tml terminator, nopaline synthetase terminator, pea rbcS E9 terminator, and other terminators known in the art. They can be used for both monocotyledonous and dicotyledonous plants.

본 발명의 발현 카셋트는 본 기술분야에 인식된 다수의 방법으로 식물 세포내로 도입될 수 있다. 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 형질전환의 표적이 되는 식물 유형, 즉 단자엽 식물 또는 쌍떡잎 식물에 따라 방법을 선택할 수 있음을 알 수 있다. 식물 세포를 형질전환시키는 적합한 방법은, 이로써 제한되는 것은 아니지만, 미소주입[참조: Crossway et al., BioTechniques 4:320-334(1986)], 전기천공[참조: Riggs et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83: 5602-5606(1986), Agtobacterium-mediated transformation(Hinchee et al., Biotechnology 6: 915-921(1988)], 직접적인 유전자 전달[참조: Paszkowski et al., EMBO J. 3: 2717-2722(1984)], 및 위스콘신주 매디슨 소재의 애그라세투스, 인코포레이티드 및 캘리포니아주 헤르쿨레스 소재의 바이오라드로부터 입수가능한 장치를 사용한 탄도 입자 가속화[참조: Sanford et al., 미국 특허 제4,945,050호; 및 McCabe et al., Biotechnology 6: 923-926(1988)]가 포함된다. 기타 참조문헌은 다음과 같다: Weissinger et al., Annual Rev. Genet. 22: 421-477(1988); Sanford et al., Particulate Science and Technology 5: 27-37(1987)(onion); Christou et al., Plant Physiol. 87: 671-674(1988)(soybean); McCabe et al., Bio/Technology 6: 923-926(1988) (soybean); Datta et al., Bio/Technology 8: 736-740(1990)(rice); Klein et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 85: 4305-4309(1988)(maize); Klein et al., Bio/Technology 6: 559-563(1988)(maize); Klein et al., Plant Physiol. 91: 440-444(1988)(maize); Fromm et al., Bio/Technology 8: 833-839 (1990) (maize); and Gordon-Kamm et al., Plant Cell 2: 603-618 (1990)(maize); Svab et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87: 8526-8530(1990)(tabacco chloroplast); Koziel et al., Biotechnology 11: 194-200(1993)(maize); Shimamoto et al., Nature 338: 274-277(1989)(rice); Christou et al., Biotechnology 9: 957-962(1991)(rice); EP-A-332 581(orchardgrass and other Pooideae); Vasil et al., Biotechnology 11: 1553-1558(1993)(wheat); Weeks et al., Plant Physiol. 102: 1077-1084(1993) (wheat).The expression cassettes of the present invention can be introduced into plant cells in a number of ways recognized in the art. Those of ordinary skill in the art will appreciate that the method may be selected according to the plant type that is the target of transformation, that is, monocotyledonous or dicotyledonous plants. Suitable methods of transforming plant cells include, but are not limited to, microinjection (Crossway et al., BioTechniques 4: 320-334 (1986)), electroporation (Riggs et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83: 5602-5606 (1986), Agtobacterium-mediated transformation (Hinchee et al., Biotechnology 6: 915-921 (1988)), direct gene transfer (Paszkowski et al., EMBO J. 3: 2717-2722 (1984); and ballistic particle accelerations using devices available from Biologicals of Agrace, Inc., Hercules, Calif., Madison, Wis. (Sanford et al., U.S. Patent No. 4,945,050; And McCabe et al., Biotechnology 6: 923-926 (1988)]. Other references include: Weissinger et al., Annual Rev. Genet. 22: 421-477 (1988); Sanford et al McCabe et al., Bio / Technology 6: 923- (1987) (onion), Plant Physiol. 87: 671-674 (1990) (rice); Klein et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 85: 4305-4309 (1988) (Datta et al., Bio / Technology 8: 736-740 (maize); Klein et al., Bio / Technology 6: 559-563 (1988) Klein et al., Plant Physiol. 91: 440-444 (1988) (maize); Fromm et al., Bio / Technology 8: 833-839 (1990) (maize); and Gordon-Kamm et al. , Plant Cell 2: 603-618 (1990) (maize); Svab et al., Proc. Natl Acad. Sci. USA 87: 8526-8530 (1990) (tabacco chloroplast); Koziel et al., Biotechnology 11: 194-200 (1993) (Maize); Shimamoto et al., Nature 338: 274-277 (1989) (rice); Christou et al., Biotechnology 9: 957-962 (1991) (rice); EP-A-332 581 (orchardgrass and other Pooideae); Vasil et al., Biotechnology 11: 1553-1558 (1993) (wheat); Weeks et al., Plant Physiol. 102: 1077-1084 (1993) (wheat).

미세주입 충격에 의해 본 발명의 발현 카셋트를 옥수수에 도입하기 위한 특히 바람직한 양태는 문헌[참조: Koziel et al, Bio/Technology 11: 194-200, 1993]에 기술되어 있으며, 이의 내용은 본원에 참조로서 인용된다. 또다른 바람직한 양태는 본원에 참조로서 인용된 제EP-A-292 435에 기술된 바와 같이 옥수수에 대한 원형질 형질전환 방법이다. 미세주입 충격에 의해 본 발명의 발현 카셋트를 밀에 도입하기 위한 특히 바람직한 양태는 본원에 전체로서 참조로 인용된 제WO 94/13822호에 기술되어 있다.A particularly preferred embodiment for introducing the expression cassette of the present invention into corn by microinjection shock is described in Koziel et al, Bio / Technology 11: 194-200, 1993, the contents of which are incorporated herein by reference Quot; Another preferred embodiment is a protoplast transformation method for maize as described in EP-A-292 435, which is incorporated herein by reference. Particularly preferred embodiments for introducing the expression cassette of the invention into the mill by microinjection shock are described in WO 94/13822, which is hereby incorporated by reference in its entirety.

식물의 형질전환은 단일 DNA 분자 또는 복수 DNA 분자(즉, 동시-형질전환)를 사용하여 수행할 수 있으며, 이 두가지 기술은 본 발명의 발현 카셋트에 사용하기에 적합하다. 식물 형질전환을 위해 다수의 형질전환 벡터를 사용할 수 있으며, 본 발명의 발현 카셋트는 모든 이와 같은 벡터와 결합하여 사용할 수 있다. 벡터의 선택은 바람직한 형질전환 기술 및 형질전환을 위한 표적 종에 따라 달라질 것이다.Transformation of plants can be carried out using single DNA molecules or multiple DNA molecules (i.e., co-transformation), both of which are suitable for use in the expression cassettes of the present invention. A number of transformation vectors can be used for plant transformation, and the expression cassettes of the present invention can be used in combination with all such vectors. The choice of vector will depend on the desired transformation technique and the target species for transformation.

아그로박테리움 투메파시엔스(Agrobacterium tumefaciens)을 사용한 형질전환의 경우 많은 벡터를 이용할 수 있다. 이들은 전형적으로 하나 이상의 T-DNA를 포함하고, pBIN19와 같은 벡터를 포함한다[참조: Bevan, Nucl. Acids Res.(1984)]. 한가지 바람직한 양태에 있어서, 본 발명의 발현 카셋트는 아그로박테리움에 사용하기 위해 바이너리 벡터 pCIB200 및 pCIB2001에 삽입할 수 있다. 아그로박테리움-매개된 형질전환을 위한 이들 벡터 카셋트는 다음과 같은 방법으로 작제된다. pTJS75kan을 pTJS75의 Narl 분해에 의해 제조하고[참조: Schmidhauser & Helinski, J Bacteriol. 164: 446-455(1985)], 테트라사이클린-내성 유전자를 절단시킨 다음 NPTII를 포함하는 pUC4K로부터의 Accl 단편을 삽입한다[참조: Messing & Vierra, Gene 19: 259-268(1982); Bevan et al., Nature 304: 184-187(1983); McBride et al., Plant Molecular Biology 14: 266-276(1990)]. Xhol 링커를 좌측 및 우측 T-DNA 보더(border), 식물 선별가능한 nos/nptII 키메라 유전자 및 pUC 폴리링커를 함유하는 pCIB7의 EcoRV 단편에 연결시키고[참조: Rothstein et al., Gene 53: 153-161(1987)], Xhol-분해된 단편을 SaII-분해된 pTJS75kan에 클로닝시켜 pCIB200을 작제한다[참조: EP-A-332 104, 실시예 19]. pCIB200은 다음과 같은 독특한 폴리링커 제한 부위를 함유한다: EcoRI, Sstl, Kpnl, BgIII, Xbal 및 Sall. 플라스미드 pCIB2001은 또다른 제한 부위의 폴리링커내로 삽입시켜 작제한 pCIB200의 유도체이다. pCIB2001 폴리링커내의 독특한 제한 부위는 EcoRI, Sstl, Kpnl, Bglll, Xbal, Sall, Mlul, Bcll, Avrll, Apal, Hpal 및 Stul이다. 이들 독특한 제한 부위를 함유하는 것 이외에, pCIB2001은 식물 및 세균 카나마이신 선별, 아그로박테리움-매개된 형질전환을 위한 좌측 및 우측 T-DNA 보더, 이. 콜라이와 다른 숙주간의 고정화를 위한 RK2-유도된 trfA 기능, 및 RK2로부터의 OriT 및 OriV 기능을 가진다. pCIB2001 폴리링커는 그들 자체의 조절 시그날을 함유하는 식물 발현 카셋트을 클로닝하는데 적합하다.Many vectors can be used for transformation using Agrobacterium tumefaciens. These typically include one or more T-DNA, and include vectors such as pBIN19 (Bevan, Nucl. Acids Res. (1984)]. In one preferred embodiment, the expression cassettes of the invention can be inserted into binary vectors pCIB200 and pCIB2001 for use in Agrobacterium. These vector cassettes for Agrobacterium-mediated transformation are constructed in the following manner. pTJS75kan was prepared by Narl digestion of pTJS75 (Schmidhauser & Helinski, J Bacteriol. 164: 446-455 (1985)], the tetracycline-resistant gene is cut and the Accl fragment from pUC4K containing NPTII is inserted (Messing & Vierra, Gene 19: 259-268 (1982); Bevan et al., Nature 304: 184-187 (1983); McBride et al., Plant Molecular Biology 14: 266-276 (1990)]. The Xhol linker was ligated to the EcoRV fragment of pCIB7 containing left and right T-DNA borders, a plant selectable nos / nptll chimeric gene and a pUC polylinker (Rothstein et al., Gene 53: 153-161 (1987)], the Xhol-digested fragment was cloned into SaII-digested pTJS75kan to construct pCIB200 (see EP-A-332 104, Example 19). pCIB200 contains the following unique polylinker restriction sites: EcoRI, Sstl, Kpnl, BgIII, Xbal and Sall. Plasmid pCIB2001 is a derivative of pCIB200 inserted into another restriction site polylinker. The unique restriction sites in the pCIB2001 polylinker are EcoRI, Sstl, Kpnl, Bglll, Xbal, Sall, Mlul, Bcll, Avrll, Apal, Hpal and Stul. In addition to containing these unique restriction sites, pCIB2001 contains the plant and bacterial Kanamycin selection, left and right T-DNA borders for Agrobacterium-mediated transformation, RK2-induced trfA function for immobilization between cola and other host, and OriT and OriV functions from RK2. The pCIB2001 polylinker is suitable for cloning plant expression cassettes containing their own regulatory signal.

아그로박테리움-매개된 형질전환에 유용한 또다른 벡터는 바이너리 벡터 pCIB10인데, 이것은 식물에서의 선별을 위한 카나마이신 내성을 암호화하는 유전자, T-DNA 우측 및 좌측 보더 서열 및 이. 콜라이 및 아그로박테리움 모두에서의 복제를 가능케 하는 광범위한 숙주-범위 플라스미드 pRK252로부터의 도입 서열을 포함한다. 이의 작제 방법은 문헌[참조: Rothstein et al., Gene 53: 153- 161(1987)]에 기술되어 있다. pCIB10의 각종 유도체가 작제되어 문헌[참조: Gritz et al., Gene 25: 179-188(1983)]에 기술된 하이그로마이신 B 포스포트랜스퍼라제에 대한 유전자를 도입한다. 이들 유도체는 하이그로마이신 단독(pCIB743), 또는 하이그로마이신 및 카나마이신(pCIB715, pCIB717)상에서 유전자이식 식물 세포의 선별을 가능케 한다.Another vector useful for Agrobacterium-mediated transformation is the binary vector pCIB10, a gene encoding kanamycin resistance for selection in plants, T-DNA right and left border sequences, Lt; RTI ID = 0.0 > pRK252 < / RTI > that allows replication in both E. coli and Agrobacterium. Its construction method is described in Rothstein et al., Gene 53: 153-161 (1987). Various derivatives of pCIB10 have been constructed to introduce genes for the hygromycin B phosphotransferase described in Gritz et al., Gene 25: 179-188 (1983). These derivatives enable the selection of transgenic plant cells on hygromycin alone (pCIB743), or hygromycin and kanamycin (pCIB715, pCIB717).

직접적인 유전자 전달 또는 아그로박테리움-매개된 전달을 사용하는 방법은 통상적으로, 이로써 제한되는 것은 아니지만, 항생제(예: 카나마이신, 하이그로마이신 또는 메토트렉세이트) 또는 제초제(예: 포스피노트리신)에 대한 내성을 제공할 수 있는 선별가능한 마커를 사용하여 수행할 수 있다. 그러나, 식물의 형질전환을 위한 선별가능한 마커의 선택은 본 발명에 중요하지 않다.Methods employing direct gene transfer or Agrobacterium-mediated delivery typically involve the use of a variety of immunomodulators such as, but not limited to, resistance to antibiotics (e.g., kanamycin, hygromycin or methotrexate) or herbicides such as phosphinotricin Lt; RTI ID = 0.0 > selectable < / RTI > However, the selection of selectable markers for transformation of plants is not important to the present invention.

특정한 식물 종의 경우, 상이한 항생제 또는 제조체 선별 마커가 바람직할 수 있다. 형질전환에 통상적으로 사용된 선별 마커는 카나마이신 및 관련 항생제에 대한 내성을 제공하는 nptll 유전자[참조: Messing & Vierra, Gene 19: 259-268(1982); Bevan et al., Nature 304: 184-187(1983)], 제초제 포스피노트리신에 대한 내성을 제공하는 bar 유전자[참조: White et al., Nucl Acids Res 18: 1062(1990), Spencer et al., Theor Appl Genet 79: 625-631(1990)], 항생제 하이그로마이신에 대한 내성을 제공하는 hph 유전자[참조: Blochinger & Diggelmann, Mol Cell Biol 4: 2929-2931] 및 메토트렉세이트에 대한 내성을 제공하는 dhfr 유전자[참조: Bourouis et al., EMBO J. 2: 1099-1104(1983)]를 포함한다.In the case of certain plant species, different antibiotics or screening markers of the manufacturer may be preferred. A selectable marker commonly used for transformation is the nptll gene (see Messing & Vierra, Gene 19: 259-268 (1982)), which provides resistance to kanamycin and related antibiotics; Bevan et al., Nature 304: 184-187 (1983)], the bar gene providing resistance to the herbicide phosphinotricin [White et al., Nucl Acids Res 18: 1062 (1990), Spencer et al , Theor Appl Genet 79: 625-631 (1990)], resistance to the hph gene providing resistance to the antibiotic hygromycin (Blochinger & Diggelmann, Mol Cell Biol 4: 2929-2931) and methotrexate Dhfr gene (Bourouis et al., EMBO J. 2: 1099-1104 (1983)).

제초제 Basta(또는 포스피노트리신)에 의한 선별과 함께 직접적인 유전자 전달 기술에 유용한 이와 같은 한가지 벡터는 pCIB3064이다. 이 벡터는 플라스미드 pCIB246을 기본으로 하는데, 이는 이. 콜라이 GUS 유전자 및 CaMV 35S 전사 터미네이터에 대한 조작 융합시에 CaMV 35S를 포함하고, 본원에 참조로서 혼입된 제WO 93/07278호에 기술되어 있다. 포스피노트리신에 대한 내성을 제공하는 한가지 유전자는 스트렙토마이세스 비리도크로모게네스(Streptomyces viridochromogenes)로부터의 bar 유전자이다[참조: Thompson et al., EMBO J 6: 2519-2523(1987)]. 이 벡터는 그들 자체의 조절 유전자를 함유하는 식물 발현 카셋트의 클로닝에 적합하다.One such vector useful for direct gene transfer technology with screening by the herbicide Basta (or phosphinotricin) is pCIB3064. This vector is based on the plasmid pCIB246, It contains CaMV 35S at operational fusion to the E. coli GUS gene and the CaMV 35S transcriptional terminator and is described in WO 93/07278 incorporated herein by reference. One gene that provides resistance to phosphinotricin is the bar gene from Streptomyces viridochromogenes (Thompson et al., EMBO J 6: 2519-2523 (1987)). This vector is suitable for cloning plant expression cassettes containing their own regulatory genes.

또다른 형질전환 벡터는 메토트렉세이트에 대한 내성을 제공하는 선별가능한 마커로서 이. 콜라이 유전자 디하이드로폴레이트 리덕타제(DHFR)을 사용하는 pSOG35이다. PCR을 사용하여 35S 프로모터(약 800bp), 옥수수 Adh1 유전자(∼550bp)로부터의 인트론 6 및 pSOG10으로부터의 GUS 비해독된 리더 서열의 18bp를 증폭시킨다. 이. 콜라이 디하이드로폴레이트 리덕타제 유형 II 유전자를 암호화하는 250bp 단편을 또한 PCR에 의해 증폭시키고, pUC19 벡터 백본 및 노팔린 신타제 터미네이터를 포함하는 pB1221(Clontech)로부터의 Sacl-Pstl 단편과 함께 이들 두개의 PCR 단편을 조립한다. 이들 단편들의 조립은 인트론 6 서열, GUS 리더, DHFR 유전자 및 노팔린 신타제 터미네이터와의 융합시 35S 프로모터를 함유하는 pSOG19을 생성한다. pSOG19중의 GUS 리더를 옥수수 클로로틱 얼룩 바이러스 검사(MCMV)로부터의 리더 서열로 대체하면 벡터 pSOG35가 생성된다. pSOG19 및 pSOG35는 암피실린 내성을 위한 pUC-유도된 유전자를 포함하며, 외래 서열의 클로닝에 이용할 수 있는 HindIII, SphI, PstI 및 EcoRI 부위를 가진다.Another transformation vector is a selectable marker that provides resistance to methotrexate. PSOG35 using the collagen gene dihydrofolate reductase (DHFR). PCR is used to amplify the intron 6 from the 35S promoter (approximately 800bp), the maize Adh1 gene (~550bp) and the 18bp of the leader sequence compared to the GUS from pSOG10. this. The 250 bp fragment encoding the collidine dihydrofolate reductase type II gene was also amplified by PCR and ligated with Sacl-Pstl fragments from pB1221 (Clontech) containing the pUC19 vector backbone and nopaline synthase terminator to generate these two Assemble the PCR fragment. Assembly of these fragments yields pSOG19 containing the 35S promoter upon fusion with the intron 6 sequence, the GUS leader, the DHFR gene and the nopaline synthase terminator. Replacing the GUS leader in pSOG19 with the leader sequence from corn chlorotic staining virus assay (MCMV) generates the vector pSOG35. pSOG19 and pSOG35 contain pUC-derived genes for ampicillin resistance and have HindIII, SphI, PstI and EcoRI sites available for cloning of foreign sequences.

본 발명의 유리한 양태중의 하나는 포장 조건하에 식물 수정의 조절에 사용한다는 것이다. 효과적인 수정은 생존가능한 접합체의 형성을 유발하고, 생존가능한 접합체를 형성하는 종자의 비율로서 측정할 수 있다. 본 발명에 따라서 수정은 적합한 표적을 암호화하는 뉴클레오티드 서열을 표적 발현 카셋트내로 도입함으로써 조절될 수 있으며, 이때 표적 폴리펩티드의 발현은 식물 수정을 간섭하여 식물 수정을 통계학적으로 감소 또는 증가시킨다. 본 발명의 바람직한 양태에 있어서, 표적 폴리펩티드는 수정 과정을 비효과적으로 만들며, 이는 생존성 접합체의 형성이 방해 또는 억제될 것임을 의미한다. 이와 같은 비효과적인 수정은 생존가능한 접합체를 형성하는 종자의 비율로서 측정할 수 있으며, 각종 수단에 의해 유발될 수 있다. 여기에는, 이로써 제한되는 것은 아니지만, 1) 생존가능한 접합체의 형성에 중요한 이들 과정의 파괴 또는 변형, 2) 형성되는 경우, 작용하지 않는 화분 또는 배주 또는 3) 배낭, 암술, 주두 또는 침투관(transmitting tract)의 적절한 발육 불량이 포함된다. 본 발명에 있어서, 유충 호르몬 또는 이의 효능제는 포장 조건하에 유전자이식 식물에 적용하거나 식물과 접촉시키는데, 이는 표적 폴리펩티드의 발현을 활성화시켜 수정을 무력하게 만든다. 본 발명의 또다른 양태에 있어서, 표적 폴리펩티드의 발현은 식물의 수정을 회복시킨다.One of the advantageous aspects of the present invention is that it is used to control plant fertilization under packaging conditions. Effective fertilization can be measured as the percentage of seeds that induce the formation of viable conglomerates and form viable conglomerates. Modifications according to the invention can be modulated by introducing a nucleotide sequence encoding a suitable target into the target expression cassette wherein expression of the target polypeptide interferes with plant modification to statistically reduce or increase plant modification. In a preferred embodiment of the present invention, the target polypeptide makes the modification process ineffective, which means that the formation of the viable conjugate will be prevented or inhibited. Such ineffective fertilization can be measured as a percentage of seeds that form viable conglomerates and can be induced by various means. This includes, but is not limited to, 1) destruction or deformation of these processes that are important for the formation of viable conglomerates, 2) incapacitating pollen or escape, if formed, or 3) backpacks, pistils, Incorrect development of the tract is included. In the present invention, the larval hormone or agonist thereof is applied to the transplanted plant or in contact with the plant under packaging conditions, which activates the expression of the target polypeptide, rendering the fertilization impotent. In another embodiment of the present invention, the expression of the target polypeptide restores plant fertility.

상이한 정도의 효과적인 또는 비효과적인 수정이 본 발명에 의해 달성될 수 있음은 명백하다. 바람직한 양태에 있어서, 80% 이상 및 보다 바람직하게는 95% 이상의 비효과적인 수정이 달성될 수 있다. 수정 수준의 차이를 제공하는 능력은 본 발명을 다양한 농업용 목적에 적합하게 한다.It will be appreciated that a different degree of effective or ineffective modification can be achieved by the present invention. In a preferred embodiment, an ineffective correction of 80% or more and more preferably 95% or more can be achieved. The ability to provide differences in modification levels makes the invention suitable for a variety of agricultural purposes.

표적 폴리펩티드에 대한 유용한 암호화 서열은, 이로써 제한되는 것은 아니지만, 수정을 무력화시킬 수 있는 생성물을 암호화하는 모든 서열을 포함한다. 이들 암호화 서열은 동종성 또는 이종성 기원일 수 있다. 이들 암호화 서열의 유전자 산물은, 이로써 제한되는 것은 아니지만, 다음과 같다:Useful coding sequences for the target polypeptides include, but are not limited to, all sequences that encode the product that can disable the modification. These coding sequences may be homologous or heterologous in origin. The gene products of these coding sequences include, but are not limited to:

* 단백질 합성을 억제하는 디프테리아 독소 A-쇄(DTA)[참조: Greenfield et al., Proc. Natl. Acad., Sci.: USA, 80: 6853(1983); Palmiter et al., Cell, 50: 435(1987)];Diphtheria toxin A-chain (DTA) inhibiting protein synthesis (Greenfield et al., Proc. Natl. Acad., Sci .: USA, 80: 6853 (1983); Palmiter et al., Cell, 50: 435 (1987);

* 세포 용해를 유발하는 펙틴을 퇴화시키는 에르위니아(Erwinia) 크리산테미 EC16으로부터의 펙테이트 리아제 peIE[참조: Keen et al., J. Bacteriology, 168: 595(1986)];Pectate lyase peIE from Erwinia chrysanthemi EC16 (Keen et al., J. Bacteriology, 168: 595 (1986)) which degrades pectin causing cell lysis;

* cms-T 옥수수 미토콘드리아 게놈으로부터의 T-urf13(TURF-13)(이 유전자는 미토콘드리아 또는 혈장 구성원을 분쇄하는, URF13으로 지정된 폴리펩티드를 암호화한다)[참조: Braun et al., Plant Cell, 2: 153(1990); Dewey et al., Proc. Natl. Acad. Sci.: USA, 84: 5374(1987); Dewey et al., Cell, 44: 439(1986)];* T-urf13 (TURF-13) from the cms-T maize mitochondrial genome (this gene encodes a polypeptide designated URF13, which breaks down mitochondria or plasma members) (Braun et al., Plant Cell, 153 (1990); Dewey et al., Proc. Natl. Acad. Sci .: USA, 84: 5374 (1987); Dewey et al., Cell, 44: 439 (1986)];

* 소포자 칼로스 벽의 조기 분해를 유발하는 베타-1,3 글루카나제[참조: Worral et al., Plant Cell 4: 759-771(1992)];Beta-1, 3 glucanase (Worral et al., Plant Cell 4: 759-771 (1992)), which causes premature degradation of the sporozoic callus wall;

* 식물의 세포에서 발현되는 경우 게놈 재배열 및 세포 생존성의 소실을 유발하는 특정부 DNA 리콤비나제를 암호화하는 파지 Mu a 유전자로부터의 Gin 리콤비나제[참조: Maeser et al., Mol. Gen. Genet., 230: 170-176(1991)];Gin recombinase from the phage Mu a gene encoding a specific adenoviral recombinase that results in genomic rearrangement and loss of cell viability when expressed in plant cells (Maeser et al., Mol. Gen. Genet., 230: 170-176 (1991);

* 인돌아세트산(IAA)에 리신을 접합시키는 효소를 암호화하는 슈도모나스 시링가에(Pseudomonas syringae)로부터의 인돌 아세트산-리신 신타제(iaaL)(식물의 세포에서 발현되는 경우, 접합에 의해 세포로부터 IAA의 제거에 기인하여 성장을 변형시킨다)[참조: Romano et al., Genes and Development, 5: 438-446(1991); Spena et al., Mol. Gen. Genet., 227: 205-212(1991); Roberto et al., Proc. Natl. Acad. Sci.: USA, 87: 5795-5801];* Indoleacetic acid-lysine synthase (iaaL) from Pseudomonas syringae encoding an enzyme that binds lysine to indoleacetic acid (IAA) (when expressed in plant cells, (See, for example, Romano et al., Genes and Development, 5: 438-446 (1991); Spena et al., Mol. Gen. Genet., 227: 205-212 (1991); Roberto et al., Proc. Natl. Acad. Sci .: USA, 87: 5795-5801);

* 세포 치사를 유도하는, 발현되는 세포에서 mRNA를 분해시키는 바나제로서 공지된, 바실루스 아밀로리퀘파시엔스(Bacillus amyloliquefaciens)로부터의 리보뉴클레아제[참조: Mariani et al., Nature 347: 737-741(1990); Mariani et al., Nature 357: 384-387(1992)] 및* Ribonuclease from Bacillus amyloliquefaciens (see Mariani et al., Nature 347: 737-7), which is known as a vanase that degrades mRNA in expressed cells, inducing cell death, 741 (1990); Mariani et al., Nature 357: 384-387 (1992)] and

* 모기 박멸제 및 용혈제인 단백질을 암호화하는, 바실루스 투린기엔시스 이스라엘리엔시스(Bacillus thuringiensis israeliensis)로부터의 CytA 독소(식물 세포에서 발현되는 경우, 세포 막의 파괴에 기인하여 세포 사멸을 초래한다)[참조: McLean et al., J. Bacteriology, 169: 1017-1023(1987); Ellar et al., United States Patent No. 4,918,006(1990)].* CytA toxin from Bacillus thuringiensis israeliensis, which encodes a mosquito-killing and hemolytic protein, which, when expressed in plant cells, leads to apoptosis due to the destruction of the cell membrane [cf. : McLean et al., J. Bacteriology, 169: 1017-1023 (1987); Eller et al., United States Patent No. 4,918,006 (1990)].

이와 같은 폴리펩티드는 또한 아데닌 포스포리보실트란스퍼라제(APRT)[참조: Moffatt and Somerville, Plant Physiol., 86: 1150-1154(1988)]; DNAse, RNAse; 프로테아제; 살리실레이트 하이드록실라제 등이 포함된다.Such polypeptides also include adenine phosphoribosyltransferase (APRT) (Moffatt and Somerville, Plant Physiol., 86: 1150-1154 (1988)); DNAse, RNAse; Protease; Salicylate hydroxylase, and the like.

표적 발현 카셋트는 전사되는 경우 APRT와 같은 생존가능한 접합체의 형성에 중요한 뉴클레오티드 서열에 작동가능하게 연결된 5' 조절 영역을 포함할 수 있음은 명백하다. 다른 한편으로, 리보자임을 사용하여 접합체 형성에 중요한 유전자로부터 mRNA를 표적시킬 수 있다. 이와 같은 리보자임은 표적 RNA의 적어도 일부분과 뉴클레오티드 서열이 상보성인 약 9개의 뉴클레오티드의 하이브리드화 영역 및 표적 RNA를 절단하는데 적합한 촉매 영역을 포함할 수 있다. 리보자임은 본원에 참조로서 혼입된 EP-A-321 201 및 WO 88/04300에 기술되어 있다[참조: Haseloff and Gerlach, Nature, 334: 585-591(1988); Fedor and Uhlenbeck, Proc. Natl. Acad. Sci.: USA, 87: 1668-1672(1990); Cech and Bass, Ann. Rev. Biochem., 55: 599-629(1986); Cech, T.R., 236: 1532-1539(1987); Cech, T.R. Gene, 73: 259-271(1988); and, Zang and Cech, Science, 231: 470-475(1986)].It is clear that the target expression cassette may comprise a 5 ' regulatory region operably linked to a nucleotide sequence important for the formation of a viable conformation such as APRT when transcribed. On the other hand, ribozymes can be used to target mRNA from genes important for the formation of the zygote. Such a ribozyme may comprise at least a portion of the target RNA and a hybridization region of about nine nucleotides complementary to the nucleotide sequence and a catalytic region suitable for cleaving the target RNA. Ribozymes are described in EP-A-321 201 and WO 88/04300 incorporated herein by reference (Haseloff and Gerlach, Nature, 334: 585-591 (1988); Fedor and Uhlenbeck, Proc. Natl. Acad. Sci .: USA, 87: 1668-1672 (1990); Cech and Bass, Ann. Rev. Biochem., 55: 599-629 (1986); Cech, T. R., 236: 1532-1539 (1987); Cech, T.R. Gene, 73: 259-271 (1988); and, Zang and Cech, Science, 231: 470-475 (1986)].

또한, 표적 폴리펩티드를 암호화하는 상기 뉴클레오티드 서열을 조직- 또는 세포-특이적 방식으로 이의 발현을 유도하는 5' 조절 서열에 작동가능하게 연결시킬 수 있다. 이와 같은 조직- 또는 세포-특이적 발현을 제공하는 수단은 상기 기술되어 있다. 이와 같은 발현 특이성은 표적 폴리펩티드의 효과를 생존가능한 접합체의 형성에 필요한 조직 또는 세포에서만 나타낼 것이고 수정에 대한 효과 이상으로 식물에게 유해한 영향을 미치지 않을 것이다.In addition, the nucleotide sequence encoding the target polypeptide may be operably linked to a 5 ' regulatory sequence that induces its expression in a tissue- or cell-specific manner. Means for providing such tissue- or cell-specific expression have been described above. Such expression specificity will only show the effect of the target polypeptide in the tissues or cells necessary for the formation of viable conglomerates and will not have deleterious effects on the plant beyond the effect on fertilization.

본 발명의 범위내에서 유전자이식 식물의 웅성 수정, 유전자이식 식물의 자성 수정 또는 이들 둘다가 조절될 수 있음이 인정된다. 웅성 불임은 화분의 비형성을 유도하는 결점 또는 이것이 형성되는 경우 화분에서의 기능성 부족을 발생시킬 수 있다. 따라서, 화분이 형성되지 않거나 형성되는 경우, 정상적인 조건하에 생존 불가능하거나 효과적인 수정이 불가능하다.Within the scope of the present invention, it is recognized that male fertilization of transgenic plants, magnetic fertilization of transgenic plants, or both can be regulated. Male sterility can cause defects that lead to pollen non-formation or lack of functionality in pollen if it is formed. Thus, when the pollen is not formed or is formed, it is impossible to survive or undergo effective modification under normal conditions.

자성 불임은 화분 발아, 발육 또는 수정에 요구되는 기능성 또는 생존성 거대포자 또는 배낭, 또는 기타 조직의 생성이 불능이거나 불충분한 것이다. 자성 불임은 거대포자 또는 배낭의 비-형성을 유도하는 결함, 또는 씨방, 배주, 암술, 주두, 또는 침투관의 적절한 발육 불충분을 발생시킬 것이다. 따라서, 생존가능한 배낭이 발육되지 않으며, 이것이 형성되는 경우 정상적인 조건하에서 효과적인 수정이 불가능하다.Magnetic infertility is the inability or inability to produce functional or viable giant spores or backpacks, or other tissues, required for pollen germination, development or fertilization. Magnetic infertility will result in defects leading to non-formation of giant spores or backpacks, or inadequate development of ovaries, ovules, pistils, beakers, or infiltration tubes. Thus, a viable backpack is not developed, and if it is formed, effective modification under normal conditions is impossible.

예를 들면, 적절한 뉴클레오티드 서열에 작동가능하게 연결된 약-특이적 프로모터를 사용하여 약에서 USP 수용체 폴리펩티드 또는 폴리펩티드들을 발현시키는 유전자이식 식물이 수득될 수 있다. 또한, 유전자이식 식물은 추가로 리보뉴클레아제 바나제에 대한 암호화 서열에 작동가능하게 연결된, Bz1으로부터의 코어 프로모터 요소와 함께 적절한 반응 요소 서열을 포함하는 5' 조절 서열을 갖는 표적 발현 카셋트를 포함할 것이다. USP 수용체 폴리펩티드를 발현시키는 유전자이식 식물에 유충 호르몬 또는 이의 효능제를 적용함에 따라 표적 발현 카셋트의 5' 조절 서열의 활성화가 표적 폴리펩티드 카나제의 후속 생성과 함께 발생한다. 약에서 특이적인 바나제의 발현은 세포 사멸 및 이에 따른 웅성 불임을 유발한다. 수용체 폴리펩티드를 암호화하는 뉴클레오티드 서열에 작동가능하게 연결된 암술-특이적 프로모터를 사용한 수용체 폴리펩티드 및 표적 발현 카셋트의 유사한 배합으로 자성 불임을 발생시킬 수 있다.For example, transgenic plants can be obtained that express USP receptor polypeptides or polypeptides in a drug using a drug-specific promoter operably linked to a suitable nucleotide sequence. In addition, the transgenic plant further comprises a target expression cassette having a 5 'regulatory sequence comprising a suitable response element sequence together with a core promoter element from Bzl operably linked to an encoding sequence for a ribonuclease vanname something to do. Upon application of a larval hormone or agonist thereof to a transgenic plant that expresses a USP receptor polypeptide, activation of the 5 ' regulatory sequence of the target expression cassette occurs with subsequent production of the target polypeptide canase. Expression of drug-specific vanazases leads to apoptosis and consequently male sterility. Magnetic infertility can be generated with similar combinations of receptor polypeptides and target expression cassettes using a pistil-specific promoter operably linked to a nucleotide sequence encoding a receptor polypeptide.

다른 한편으로, 식물을 유전자 조작할 수 있는데, 표적 폴리펩티드의 발현은 웅성-불임 또는 자성-불임 식물에게 수정력을 회복시킨다. 예를 들면, Ant43D, Ant32 또는 B6 프로모터의 조절하에 바나제 유전자를 발현시키거나, TA29 프로모터의 조절하에 문헌[참조: Mariani et al., Nature 347: 737-741(1990) and Mariani et al., Nature 357: 384-387(1992)]에 기술된 바와 같은 식물이 수득될 수 있다. 이들 식물은 추가로 USP 수용체 폴리펩티드, 및 동일한 약-특이적 프로모터 또는 옥수수 우비퀴틴, 35S 또는 벼 액틴 프로모터와 같은 구성 프로모터로부터의 임의의 제2 수용체 폴리펩티드에 대한 수용체 발현 카셋트를 포함한다. 또한, 이들 식물은 바나제 억제제 바르스타에 대한 암호화 서열에 작동가능하게 연결된, Bz1으로부터의 코어 프로모터 요소와 함께 적절한 반응 요소를 포함하는 5' 조절 서열을 갖는 표적 발현 카셋트를 포함하지만, 유충 호르몬 또는 이의 효능제을 적용함에 따라 표적 발현 카셋트의 5' 조절 서열의 활성화가 표적 폴리펩티드 바르스타의 후속 생성과 함께 발생한다. 바르스타는 바나제의 리보뉴클레아제 활성을 억제시키고, 약 및 화분 발육을 정상적으로 진행시킨다. 이에 의해 수정이 회복된다.On the other hand, plants can be genetically engineered, in which the expression of the target polypeptide restores virility to male-infertile or magnetic-infertile plants. For example, the vancomycin gene may be expressed under the control of the Ant43D, Ant32 or B6 promoter, or may be transfected with the TA29 promoter under the control of Mariani et al., Nature 347: 737-741 (1990) and Mariani et al. Nature 357: 384-387 (1992). These plants further include a receptor expression cassette for any second receptor polypeptide from a constitutive promoter such as the USP receptor polypeptide and the same drug-specific promoter or maize ubiquitin, 35S or rice actin promoter. These plants also contain a target expression cassette having a 5 'regulatory sequence comprising a suitable response element with a core promoter element from Bzl operably linked to the coding sequence for the vanadate inhibitor Varasta, Upon application of its agonists, activation of the 5 'regulatory sequence of the target expression cassette occurs with subsequent production of the target polypeptide Varasta. Varasta inhibits ribonuclease activity of vanazines and promotes drug and pollen development normally. Whereby the correction is restored.

유사한 접근 방법을 사용하여 자성 불임을 조절할 수 있다. 바나제 발현을 유도하기 위한 약-특이적 프로모터 대신에 자성 생식 조직에서의 발현에 특이적인 프로모터를 사용함으로써, 자성-불임 식물을 수득할 수 있다. 유충 호르몬 또는 이의 효능제에 의해 바르스타 암호화 서열을 포함하는 표적 발현 카셋트의 도입으로 자성 수정이 회복된다.Similar approaches can be used to control magnetic infertility. Magnetic-infertile plants can be obtained by using promoters specific for expression in magnetic reproductive tissues instead of drug-specific promoters for inducing vanadate expression. Magnetic modifications are restored by the introduction of a target expression cassette containing a Varasta coding sequence by the larval hormone or its agonists.

상기 접근 방법은 모든 자성- 또는 웅성-불임 유전자를 사용할 수 있고, 회복 유전자를 작제할 수 있다. 바르스타 이외의 효능있는 회복 유전자는 EP-A-412 991에 기술되어 있다.This approach can use all magnetic- or male-infertile genes and can construct recovery genes. An efficacious recovery gene other than Varasta is described in EP-A-412 991.

유전적 특성은 상기 기술된 유전자이식 식물내로 유전자 조작되고, 이의 종자는 자웅 생식 또는 무성 생식 성장에 의해 전달되며, 따라서 자손 식물에 유지 및 번식될 수 있다. 일반적으로 상기 유지 및 번식은 개발된 공지된 농업 방법의 사용을 경작, 파종 또는 수확과 같은 특정한 목적에 적합하도록 한다. 또한, 수경재배 또는 온실재배 기술과 같은 특정한 방법을 적용할 수도 있다. 생육 작물이 곤충 및 감염에 의해 유발된 공격 및 손상뿐만 아니라 잡초에 대한 경쟁에 노출되기 쉽기 때문에, 잡초, 식물 질병, 곤충, 선충 및 기타 역 조건을 제어하는 방법을 취하여 생산량을 개선시킨다. 여기에는 토양 경운, 또는 잡초 및 감염 식물의 제거와 같은 기계적 수단뿐만 아니라 제초제, 배우자 불임 유기제, 살선충제, 생육 조절제, 숙성제 및 살충제와 같은 농약의 적용이 포함된다.The genetic traits are genetically engineered into the transgenic plants described above and their seeds are delivered by male reproductive or asexually proliferative growth and thus can be maintained and propagated to offspring plants. In general, such maintenance and breeding makes the use of the developed known agricultural methods suitable for certain purposes such as cultivation, sowing or harvesting. Certain methods such as hydroponic cultivation or greenhouse cultivation techniques may also be applied. Since crops are susceptible to competition for weeds as well as attacks and damages caused by insects and infections, we take measures to control weeds, plant diseases, insects, nematodes and other inverted conditions to improve production. This includes the application of pesticides such as soil tillage or mechanical means such as the removal of weeds and infested plants, as well as herbicides, spouse sterile organic chemicals, nematicides, growth regulators, aging agents and insecticides.

본 발명에 따른 유전자이식 식물 및 종자의 유리한 유전적 특성의 이용은 추가로 역병 또는 스트레스에 대한 내성, 영양가 개선, 생산량 증가, 도복 또는 분쇄(shattering)로 인한 손실을 감소시키는 구조의 개선과 같이 개선된 특성을 갖는 식물의 개발을 목적으로 하는 식물 육종을 제공할 수 있다. 다양한 육종 단계는 교잡되는 주의 선발, 교배친주의 수분 유도 또는 적절한 자손 식물의 선발과 같은 명확한 사람 개입에 의해 특징지워진다. 목적하는 특성에 따라 상이한 육종 방법이 선택된다. 관련 기술은 본 기술분야에 공지되어 있으며, 이로써 제한되는 것은 아니지만, 교잡, 근친 교배, 여교잡 육종, 다계 육종, 품종간 혼합, 종간 교잡, 이수체 기술 등이 포함된다. 따라서, 본 발명에 따른 유전자이식 식물 및 이의 종자는 예를 들어 제초제 또는 살충제 처리와 같은 통상적인 방법의 효과를 증가시키거나 이들의 변형된 유전자 특성에 기인하여 상기 방법을 불필요하게 만드는 개선된 식물주의 육종에 사용될 수 있다. 다른 한편으로, 최적화된 유전적 "장치"에 기인하여 비교가능한 역 발육 조건에 견딜 수 없는 생산물보다 품질이 우수한 수확량을 나타내는, 스트레스 내성이 개선된 신규한 작물을 수득할 수 있다.The use of the beneficial genetic properties of transgenic plants and seeds according to the present invention further provides an improvement such as resistance to plague or stress, improved nutritional value, increased yield, improved structure to reduce losses due to lapping or shattering The present invention can provide a plant breeding aimed at the development of a plant having the characteristics as described above. The various stages of breeding are characterized by clear human intervention, such as screening of hybridized populations, induction of moisture in crossbreeding populations, or selection of appropriate offspring. Different breeding methods are selected depending on the desired characteristics. Related arts are known in the art and include, but are not limited to, crossing, inbreeding, cross breeding, cross breeding, cross breeding, interspecific crossing, and islet technique. Thus, the transgenic plants and their seeds according to the present invention may be used in plants for the treatment of diseases such as, for example, improved botanicals such as herbicides or insecticide treatment, which increase the effectiveness of conventional methods, It can be used for breeding. On the other hand, it is possible to obtain new crops with improved stress tolerance, yielding yields of better quality than products which can not withstand comparable reverse development conditions due to optimized genetic " devices ".

종자 생산에 있어서 종자의 발아 특성 및 균일성은 본질적인 생산 특성인 반면, 경작자에 의해 수확되고 판매된 종자의 발아 특성 및 균일성은 중요하지 않다. 다른 작물 및 잡초 종자가 없는 작물을 유지하여 종자 전염병을 구제하고 발아가 우수한 종자를 생산하기란 어렵기 때문에, 꽤 넓고 명확한 종자 생산 실시가 종자 생산업자에 의해 개발되었는데, 이들은 순수한 종자의 생육, 조절 및 판매 분야에 숙련되어 있다. 따라서, 경작자가 그들 자신의 작물로부터 수확한 종자를 사용하는 대신에 특정한 품질 규격에 부합하는 공인된 종자를 구입하는 것은 통상적인 관행이다. 종자로서 사용되는 증식물은 제초제, 살충제, 살진균제, 살균제, 살선충제, 살연체동물제 또는 이의 혼합물을 포함하는 보호 피복제로 통상적으로 처리할 수 있다. 통상적으로 사용된 보호 피복제에는 캅탄, 카복신, 티람(TMTD), 메탈락실(Apron), 및 피리미포스-메틸(Actellic)과 같은 화합물이 포함된다. 경우에 따라, 이들 화합물은 추가의 담체, 계면활성제 또는 세균, 진균 또는 동물 해충에 의해 유발된 손상에 대해 보호하기 위해 제형화 분야에 통상적으로 사용된 적용-촉진 보조제와 함께 제형화된다. 보호 피복제는 액제 제형에 번식물을 침지시키거나 배합된 습윤 또는 무수 제형으로 피복시킴으로써 적용될 수 있다. 또한, 눈 또는 과실에서 유도된 처리와 같은 기타 적용 방법을 사용할 수 있다.Germination characteristics and uniformity of seed harvested and sold by growers are not important, while germination characteristics and uniformity of seeds in seed production are essential production characteristics. Because it is difficult to maintain seeds that do not contain other crops and weed seeds and to relieve seed infectious diseases and produce seeds with good germination, a fairly wide and clear seed production run has been developed by seed producers, And sales. It is therefore common practice for growers to purchase certified seeds that meet certain quality specifications instead of using harvested seeds from their own crops. The vigorous plants used as seeds can be conventionally treated with protective coatings comprising herbicides, insecticides, fungicides, bactericides, nematocides, molluscs or mixtures thereof. Conventional protected coating agent used include mercaptans, car duplex, tiram (TMTD R), metal raksil (Apron R), and the pyrimidine force - are included, such as methyl (Actellic R) compound. Optionally, these compounds are formulated with additional carriers, surfactants or application-promoting adjuvants conventionally used in the field of formulation to protect against damage caused by bacteria, fungi or animal pests. The protective coating may be applied by immersing the plant in the liquid formulation or by coating it with a wet or dry formulation formulated. In addition, other application methods such as eye or fruit induced treatment may be used.

추가로, 본 발명은 본 발명에 따른 유전자이식 식물, 유전자이식 식물 재료, 또는 유전자이식 종자를 사용함을 특징으로 하는, 상기 예시된 방법과 같은 신규한 농업 방법을 제공하는 것이다.In addition, the present invention provides a novel agricultural method such as the above-exemplified method, characterized by using a transgenic plant, transgenic plant material, or transplanted seed according to the present invention.

본 발명은 유전자이식 식물로 형질전환 및 재생될 수 있는 모든 식물에 사용될 수 있다. 웅성 불임, 자성 불임 또는 이들 모두를 적합한 화학적 리간드의 적용에 의해 조절할 수 있다. 식물 수정의 조절은 하이브리드 종자의 생성에 특히 유용하다. 자가수정 종자로 오염되지 않은 하이브리드 종자를 생산하기 위해서는 자가-수분이 아닌 교잡-수분을 보장하기 위해 수분 조절 방법이 실행되지 않으면 않된다. 이것은 통상적으로 기계적, 유전적 또는 화학적 잡종화 제제(CHA)에 의해 달성된다. 예를 들면, 옥수수에 있어서 현재의 실시 방법은 자성(또는 종자) 교배친의 기계적 웅수 절제 방법인데, 이는 시간 소비적이고 노동 집약 방법이다. 밀에 있어서, 기계적 수단에 의한 수정 조절은 종자 생산 규모로 실시할 수 없으며, 수정 조절의 유전적 공급원은 확립되어 있지 않다. 하이브리드 종자를 생산하는데 있어서 본 발명의 사용은 웅성 또는 자성 수정의 신뢰성, 사용 용이성 및 조절의 잇점을 제공한다.The present invention can be used for all plants that can be transfected and regenerated with transgenic plants. Male sterility, magnetic sterility, or both, by the application of suitable chemical ligands. Control of plant fertilization is particularly useful for the generation of hybrid seeds. In order to produce hybrid seeds that are not contaminated with self-fertilized seeds, moisture control methods must be implemented to ensure hygroscopic-moisture rather than self-moisture. This is typically accomplished by mechanical, genetic or chemical hybridization (CHA). For example, the current practice for corn is a mechanical abstraction method of magnetic (or seed) breeding, a time consuming and labor intensive method. In wheat, the control of fertilization by mechanical means can not be carried out on a seed production scale, and the genetic source of fertility control has not been established. The use of the present invention in producing hybrid seeds provides the reliability, ease of use and control benefits of male or female fertilization.

적절한 수용체 발현 카셋트 및 표적 발현 카셋트를 함유하는 유전자이식 식물은 동질접합될 수 있으며 무기한 유지될 수 있다. 하이브리드 종자를 수득하기 위해, 교배친 1 및 교배친 2의 동종접합 계통을 교잡시킨다. 하이브리드 종자를 생산하기 위해 본 발명을 사용하는 일례로서, 교배친 1을 유전자 조작하여 유충 호르몬 또는 이의 효능제의 존재하에 웅성 불임이 되도록 만든다. 교배친 1과 교배친 2 모두를 유충 호르몬 또는 이의 효능제와 접촉시킴으로써, 성공적인 종자 생산만이 교배친 1 배주를 수정하는 교배친 2 화분을 수득할 수 있다. 본 발명을 사용하는 제2의 실시예로서, 교배친 1를 유전자 조작하여 유충 호르몬 또는 이의 효능제의 존재하에 웅성-불임이 되도록 만들고, 교배친 2를 유전자 조작하여 유충 호르몬 또는 이의 효능제의 존재하에 자성 불임이 되도록 만든다. 교배친 1 및 교배친 2를 유충 호르몬 또는 이의 효능제와 접촉시킴으로써, 자가-수정에 의해 각각의 계통을 유지시킨다. 하이브리드 종자를 생산하기 위해, 두개의 교배친 계통을 간작(interplant)하고, 하이브리드 종자만을 수득한다. 수정은 도입된 회복 유전자에 의해 자손 하이브리드 식물에 회복된다. 이들 수단에 의해 모든 목적하는 하이브리드 종자를 생산할 수 있다.Transgenic plants containing appropriate receptor expression cassettes and target expression cassettes can be homozygous and can be maintained indefinitely. To obtain hybrid seeds, the homozygous lines of hybrid 1 and hybrid 2 are hybridized. As an example of using the present invention to produce hybrid seeds, crossed parent 1 is genetically engineered to be male sterile in the presence of a larval hormone or agonist thereof. By contacting both crossed 1 and crossed 2 with a larval hormone or agonist thereof, only successful seed production can yield crossed 2 pollen that corrects the crossed crosses. As a second embodiment of the present invention, it is possible to genetically engineer transgenes 1 to make them male-sterile in the presence of a transgender hormone or agonist thereof, genetically engineer transgenes 2 to detect the presence of a transgene hormone or agonist thereof To make them magnetic infertility. Each strain is maintained by self-fertilization by contacting the hybrid 1 and hybrid 2 with the larval hormone or its agonist. To produce hybrid seeds, two hybrid lines are interfused and only hybrid seeds are obtained. The fertilization is restored to the offspring hybrid plants by the introduced recovery genes. By these means, all desired hybrid seeds can be produced.

식물 유전자이식 발현의 화학적-조절은 표적 작물에서 무성한 발육 변화를 조절하고 작물 식물을 변화시켜 불리한 환경에 더욱 적합하게 하며 특정한 대사 경로의 유동을 변화시키거나, 목적하는 단일 단백질 생성물의 고도 발현을 유도하는데 유용할 수 있다. 식물에서 발육 프로그램의 화학적 조절은 꽃 발육, 잎 또는 과실 이탈과 같은 특정한 사건 또는 기타 중요한 발육 상태가 시작되면 경작자에게 지시할 수 있다. 특정한 발육 사건에 대한 이와 같은 화학적 조절은 농부로 하여금 이식 및 수확시에 유연성을 크게 할뿐만 아니라, 특정한 환경 조건, 예를 들어 초겨울 또는 습윤 봄에 대해 대응하게 한다. 이와 같은 변화는 드로소필라의 이형화 유전자와 같이 발육 또는 조절 반응 경로에 중요한 유전자를 조절함으로써 수행될 수 있다.The chemical control of plant gene transplantation expression modulates vigorous developmental changes in target crops, changes crop plants to better suit the adverse environment, changes the flow of specific metabolic pathways, or induces high expression of the desired single protein product . ≪ / RTI > Chemical control of developmental programs in plants can direct growers when specific events such as flower development, foliage or fruit excretion, or other important developmental conditions are initiated. This chemical control of a specific developmental event not only gives farmers greater flexibility during transplantation and harvesting, but also allows them to respond to specific environmental conditions, such as early winter or wet spring. Such changes can be accomplished by modulating genes important for growth or regulatory pathways, such as the dissociated genes of Drosophila.

또한, 이는 대사 경로의 유전자 발현을 조절하는데 유용할 수 있다. 고정된 양의 에너지만을 식물이 소비할 수 있고, 특정한 경로, 예를 들어 저장 단백질의 생합성의 모든 향상이 에너지-경쟁 경로, 예를 들어 전분 또는 지질의 합성을 통해 생합성 유동의 동시 손실을 유발하는 것으로 생각된다. 식물이 특정한 발육 단계(즉, 성장에 대한 성숙)를 완성한 후에만 생합성 경로시의 이와 같은 변화가 허용되는 경우에, 유전자 발현의 화학적 조절은 유용할 수 있거나, 달성하고자 하는 특정한 생합성 변화에 요구될 수 있다.It may also be useful in regulating gene expression in the metabolic pathway. Plants can consume only a fixed amount of energy and all of the enhancement of the biosynthesis of a particular pathway, e. G., Storage proteins, leads to simultaneous loss of biosynthetic flow through the synthesis of energy-competitive pathways, e. . If such a change in biosynthetic pathway is allowed only after the plant has completed a particular developmental stage (i.e., maturation to growth), chemical control of gene expression may be useful or required for the particular biosynthetic change desired to be achieved .

유전자 발현의 화학적 조절은 특이성 단백질을 고도로 과발현시키는데 유용할 수 있다. 특정 단백질은 이종 숙주, 외래 아세포 보체에서 발현되는 경우 또는 고도로 과도하게 발현되는 경우 세포에 독성이 있는 것으로 공지되어 있다. 이와 같은 단백질을 화학적으로 조절하는 것은 정상적인 식물 성장에 유리할 수 있거나, 충분량의 식물을 수득하여 생합성 단백질 인자에 대한 식물을 사용하는데 요구될 수 있다. 식물에서 대규모의 생합성에 유용할 수 있는 단백질은 산업적 효소, 약제학적 단백질, 항원 및 기타 단백질이 포함된다.Chemical modulation of gene expression may be useful for highly overexpressing specific proteins. Certain proteins are known to be toxic to a cell when expressed in a heterologous host, in an exogenous < RTI ID = 0.0 > complement < / RTI > complement, or when overexpressed. Chemically modulating such proteins may be beneficial to normal plant growth or may be required to obtain sufficient amounts of plants to use plants for biosynthetic protein factors. Proteins that may be useful for large-scale biosynthesis in plants include industrial enzymes, pharmaceutical proteins, antigens, and other proteins.

스테로이드 호르몬 수용체에 대한 리간드를 확인하기 위한 생검법은 공지되어 있다[참조: Evans et al., 미국 특허 제5,298,429호]. 기술된 수용체는 글루코코르티코이드, 미네랄코르티코이드, 에스트로겐-관련 및 티로이드 호르몬 수용체에 한정된다. 이들 수용체는 쥐 신장 세포 배양물(CV-1 또는 COS 세포주)내로 형질전환되고, 적합한 포유동물 호르몬의 존재하에 화학적 CAT 유전자의 발현을 트랜스활성화시키는 이들의 능력에 대해 시험된다. 이들 수용체를 갖는 식물 세포의 형질전환, 식물-발현가능한 유전자의 작제, 리간드로서 포유동물 호르몬을 갖는 수용체 이외의 어떠한 수용체도 기술되어 있지 않다.Biopsies for identifying ligands for steroid hormone receptors are known (Evans et al., U.S. Pat. No. 5,298,429). The described receptors are restricted to glucocorticoids, mineralocorticoids, estrogen-related and thyroid hormone receptors. These receptors are transformed into murine kidney cell cultures (CV-1 or COS cell lines) and tested for their ability to transactivate the expression of chemical CAT genes in the presence of suitable mammalian hormones. No receptor has been described other than transgenic plant cells with these receptors, the construction of plant-expressible genes, and receptors with mammalian hormones as ligands.

USP는 "곤충 레티노이드 수용체"인 것으로 제시되었다[참조: Oro and Evans, WO 91/14695]. 예상적인 예에서, USP를 암호화하는 XR2C는 곤충 세포 배양물(S2 세포주)내로 형질전환되어 레티노산의 첨가에 반응하여 키메라 CAT 유전자를 트랜스활성화시킨다. 이 기술내용은 이와 같은 "곤충 레티노이드 수용체"로 형질전환된 곤충 또는 동물 세포를 사용하여 수용체의 활성화를 유도할 수 있는 화합물을 스크리닝할 수 있음을 시사한다. 그러나, 오로 등은 나중에 USP가 드로소필라 세포-배양 검정에서 레티노산에 의해 활성화되지 않으며, RXR이 반응성인 조건하에 USP가 메토프렌 산을 포함하는 레티노이드 또는 시험 유충 호르몬의 어느 것과도 반응하지 않는다고 보고하였다[참조: Harmon et al. 및 본원에 참조].USP has been suggested to be an " insect retinoid receptor " (Oro and Evans, WO 91/14695). In a predictive example, XR2C encoding USP is transformed into an insect cell culture (S2 cell line) to transactivate the chimeric CAT gene in response to the addition of retinoic acid. This technical description suggests that insect or animal cells transformed with such " insect retinoid receptor " can be used to screen for compounds capable of inducing receptor activation. However, Oro et al. Later show that USP is not activated by retinoic acid in the drosophila cell-culture assay and that USP does not react with any of the retinoids or testosterone hormones containing methoprenic acid under conditions where RXR is reactive (Harmon et al. And hereby incorporated by reference).

유충 호르몬 및 이의 효능제가 USP에 대한 리간드이고 USP를 사용하여 유충 호르몬 또는 이의 효능제의 존재하에 식물 세포에서 표적 유전자 발현을 활성화시킬 수 있다는 본원의 발견에 따라, 이제 식물 세포 환경하에 효과적인 USP 수용체에 대한 신규한 리간드를 발견할 수 있다. 스크리닝은 유전자이식 USP 수용체 폴리펩티드 및 USP 수용체 폴리펩티드와 다른 임의의 제2 수용체 폴리펩티드를 발현하는 유전자이식 식물 또는 식물 세포에서 수용체-조절된 리포터 유전자를 암호화하는 표적 발현 카셋트의 발현에 기초하고 있다. 표적 폴리펩티드 발현의 USP 수용체-조절된 활성화를 유도하는 이들의 능력에 대해 시험하고자 하는 화학 물질을 농도를 달리하여 유전자이식 식물 또는 식물 세포와 접촉하여 위치시키고, 이어서 수용체 유전자 발현에 대한 검정을 수행하여 표적 폴리펩티드의 발현을 측정한다. 표적 폴리펩티드 발현의 활성화 또는 실질적인 증가를 나타내는 시험 물질 및 표적 폴리펩티드 발현의 억제 또는 통계학적으로 현저한 감소를 나타내는 시험 물질이 USP 수용체 폴리펩티드의 리간드로서 확인된다. 이 방법은 식물 세포 환경에서 USP에 대한 리간드인 것으로 이전에 알려져 있지 않은 시험 물질을 자체로서 확인시키거나, 식물 세포 환경에서 USP의 리간드인 것으로 의심되는 시험 물질을 자체로서 확인시킨다. 따라서, 본 발명에 이르러 하기 방법을 수행함으로써 USP 수용체 폴리펩티드의 리간드를 생산할 수 있다:According to our finding that the larvae hormone and its agonists are ligands to USP and that USP can be used to activate target gene expression in plant cells in the presence of a larval hormone or agonist thereof, Lt; RTI ID = 0.0 > ligand. ≪ / RTI > Screening is based on the expression of a target expression cassette encoding a receptor-regulated reporter gene in a transgenic plant or plant cell expressing a transgenic USP receptor polypeptide and an optional second receptor polypeptide different from the USP receptor polypeptide. For the ability of these to induce USP receptor-regulated activation of the target polypeptide expression, the chemicals to be tested are placed in contact with the transplanted plant or plant cell in varying concentrations, and then a test for receptor gene expression is performed The expression of the target polypeptide is measured. A test substance showing an activation or a substantial increase in expression of the target polypeptide and a test substance showing inhibition or statistically significant decrease in the expression of the target polypeptide are identified as ligands of the USP receptor polypeptide. This method identifies a test substance that is not previously known as being a ligand for USP in the plant cell environment itself or identifies a test substance suspected to be a ligand of USP in the plant cell environment itself. Thus, the ligand of a USP receptor polypeptide can be produced by carrying out the following method according to the present invention:

- 화학 분야에 공지된 통상의 방법에 따라 신규한 시험 물질을 합성하는 단계;Synthesizing a novel test substance according to a conventional method known in the chemical arts;

- USP 수용체 폴리펩티드를 암호화하는 USP 수용체 발현 카셋트 및 표적 폴리펩티드를 암호화하는 표적 발현 카셋트로 식물 세포를 형질전환시키는 단계;Transforming a plant cell with a USP receptor expression cassette encoding a USP receptor polypeptide and a target expression cassette encoding the target polypeptide;

- 형질전환된 식물 세포의 자손 세포를 배양하는 단계;Culturing the offspring cells of the transformed plant cells;

- 자손 세포에서 USP 수용체 폴리펩티드를 발현시키는 단계;Expressing a USP receptor polypeptide in progeny cells;

- 상기 합성된 시험 물질로 자손 세포를 접촉시키는 단계; 및Contacting the progeny cells with the synthesized test substance; And

- 표적 폴리펩티드의 발현을 측정하는 단계;Measuring the expression of the target polypeptide;

- 추가의 신규한 시험 물질로 이전 2개 방법 단계를 반복하는 단계;- repeating the previous two method steps with an additional novel test substance;

- 표적 폴리펩티드의 발현을 현저히 활성화 또는 억제시키는 시험 물질을 선별하는 단계; 및Selecting a test substance that significantly activates or inhibits the expression of the target polypeptide; And

- 선별된 물질의 화학적 합성을 반복하는 단계.- repeating the chemical synthesis of the selected material.

상기 방법 단계에 따라 수득할 수 있는 USP 수용체 폴리펩티드의 리간드는 본 발명의 또다른 대상 문제를 구성한다.Ligands of USP receptor polypeptides that can be obtained according to the above method steps constitute another subject matter of the present invention.

추가로, 본 발명의 방법을 사용하여 표적 폴리펩티드 발현의 USP 수용체-매개된 활성화의 길항제 또는 억제제를 확인할 수 있다. 이와 같은 길항제는 표적 폴리펩티드 발현의 리간드-유도된 활성을 감소시키는 이들의 능력에 의해 확인된다.Additionally, the methods of the invention can be used to identify antagonists or inhibitors of USP receptor-mediated activation of target polypeptide expression. Such antagonists are identified by their ability to reduce the ligand-induced activity of target polypeptide expression.

스크리닝 방법에서 상이한 리포터 유전자를 표적 발현 카셋트로서 사용할 수 있다. 한가지 유용한 리포터는 개똥벌레 루시퍼라제이다. 표적 발현 카셋트에서의 이들의 용도는 하기 실시예 7 및 실시예 9에 기술되어 있다. 또다른 유용한 리포터 유전자는 GUS, 또는 5-브로모-4-클로로-3-인돌릴 β-D-글루쿠로니드 또는 o-니트로페닐-β-D-글루쿠로니드와 같은 색소원 기질의 절단을 촉매하는 글루쿠로니다제이다. GUS 리포터는 예를 들어 분광분석에 의한 정량 분석 또는 시각 검사에 의한 정성 분석에 의해 검출할 수 있는 색소원 반응 산물을 생성하는 잇점을 가진다. 스크리닝 방법에 유용한 수용체 발현 카셋트는 USP, 또는 USP-VP16 또는 VP16-USP와 같은 USP의 키메라 변형물이다.In the screening method, different reporter genes can be used as target expression cassettes. One useful reporter is firefly luciferase. Their use in a target expression cassette is described in Examples 7 and 9 below. Another useful reporter gene is GUS or a chromogenic substrate such as 5-bromo-4-chloro-3-indolyl beta-D-glucuronide or o-nitrophenyl- beta -D-glucuronide It is a glucuronidase that catalyzes cleavage. The GUS reporter has the advantage of producing a color reaction product which can be detected, for example, by quantitative analysis by spectroscopic analysis or qualitative analysis by visual inspection. Receptor expression cassettes useful for screening methods are USP, or chimeric variants of USP, such as USP-VP16 or VP16-USP.

USP가 포유동물 RXRα 수용체와 서열에서 관련있기 때문에, RXR은 EcR과 이질이량체를 형성할 수 있으며[참조: Thomas et al., Nature 362: 471-475(1993)], RXR을 암호화하는 수용체 발현 카셋트를 또한 스크리닝 방법에 사용할 수 있다. 이러한 방법에서, USP에 대한 광범위한 리간드가 식물 세포에서 RXR에 대한 리간드로서 유용하다는 것이 발견되거나, 유충 호르몬 또는 이의 효능제 이외의 화학 물질이 식물 세포에서 RXR에 대한 적합한 화학적 리간드로서 확인될 수 있다.Because USP is involved in the sequence with mammalian RXRa receptors, RXRs can form heterodimers with EcR (Thomas et al., Nature 362: 471-475 (1993)), receptor expression encoding RXR Cassettes can also be used for screening methods. In this way, a broad ligand for USP can be found to be useful as a ligand for RXR in plant cells, or a chemical other than a larval hormone or agonist thereof can be identified as a suitable chemical ligand for RXR in plant cells.

하기 실시예는 본 발명을 실시하는데 사용된 재료 및 방법 및 후속 결과를 추가로 기재한 것이다. 이들은 예시로서 제공된 것이며, 이들의 상세한 내용은 청구된 발명을 제한하는 것으로 간주되어서는 않된다.The following examples further illustrate the materials and methods used to practice the present invention and subsequent results. They are provided by way of illustration, and the details thereof are not to be construed as limiting the claimed invention.

실시예 1: 엑디손 수용체를 암호화하는 식물-발현가능한 수용체 발현 카셋트의 작제Example 1: Construction of a plant-expressible receptor expression cassette encoding an exydon receptor

드로소필라의 엑디손 수용체(EcR)에 대한 DNA 암호화 영역을 λgt11에서 제조된 Canton S 번데기(6일)로부터 유도된 cDNA 라이브러리[참조: Clontech, cat. no. IL 1005b], 및 EcR의 B1 이소형태의 공개된 서열로부터 설계된 올리고뉴클레오티드를 사용하여 게놈 PCR에 의해 생성된 단편[참조: Koelle et al., Cell 67: 59, 1991]으로부터 분리한다. B1 이소형태 EcR 서열은 표준 방법 및 공개된 서열과의 정렬을 사용한 자동화 서열 분석에 의해 확인한다[참조: Talbot et al., Cell 73: 1323, 1993]. 발현된 전체 길이의 EcR 암호화 영역을 변형시켜 PCR 반응시 올리고뉴클레오티드 SF43(5'-CGC GGA TCC TAA ACA ATG AAG CGG CGC TGG TCG AAC AAC GGC-3'; 서열 1)을 사용하는 출발 코돈의 바로 상류에 BamHI 부위를 함유하게 한다. 식물 발현 벡터 pMF6 및 pMF7은 꽃양배추 모자이크 바이러스 35S 프로모터(CaMV 35S), 옥수수 Adh1 인트론 1, 및 노팔선인장 신타제 폴리아데닐화 및 종결 시그날을 함유한다[참조: Goff et al., Genes and Development 5: 298, 1991]. 벡터 pMF6 및 pMF7은 목적하는 암호화 서열의 삽입에 사용된 폴리링커의 배향에서만 상이하다. 전체 길이의 EcR 암호화 서열은 플랭킹 BamHI 제한 부위를 사용함으로써 식물 CaMV 35S 발현 벡터 pMF6에 연결된다. 이 수용체 발현 카셋트를 35S/EcR로 명명한다.The DNA coding region for the Ecdysone Receptor (EcR) of Drosophila was amplified using a cDNA library derived from the Canton S pupa (6 days) prepared in lambda gt11 (Clontech, cat. no. IL 1005b], and fragments generated by genomic PCR using oligonucleotides designed from published sequences of the B1 isoform of EcR (Koelle et al., Cell 67: 59, 1991). The B1 isoform EcR sequence is confirmed by automated sequencing using standard methods and alignment with published sequences (Talbot et al., Cell 73: 1323, 1993). The entire length of the expressed EcR coding region was modified so that it was directly upstream of the start codon using the oligonucleotide SF43 (5'-CGC GGA TCC TAA ACA ATG AAG CGG CGC TGG TCG AAC AAC GGC-3 '; SEQ ID NO: 1) To contain the BamHI site. The plant expression vectors pMF6 and pMF7 contain the cauliflower mosaic virus 35S promoter (CaMV 35S), the maize Adhl intron 1, and the nopal cactus synthase polyadenylation and termination signals (Goff et al., Genes and Development 5: 298, 1991). The vectors pMF6 and pMF7 differ only in the orientation of the polylinker used for insertion of the desired coding sequence. The full length EcR coding sequence is linked to the plant CaMV 35S expression vector pMF6 by using a flanking BamHI restriction site. This receptor expression cassette is named 35S / EcR.

실시예 2: 울트라스피라클 수용체를 암호화하는 식물-발현가능한 수용체 발현 카셋트의 작제Example 2: Construction of a plant-expressible receptor expression cassette encoding an ultraspiracle receptor

드로소필라의 순수한 울트라스피라클 수용체(USP)를 암호화하는 cDNA는 문헌[참조: Henrich et al., Nucleic Acids Research 18: 4143(1990)]에 기술되어 있다. 플랭킹 5' 및 3' 비해독된 영역을 갖는 전체 길이의 USP 암호화 서열을 플랭킹 EcoRI 제한 부위를 사용하여 식물 발현 벡터 pMF7(실시예 1에 기술됨)에 연결한다. 이 수용체 발현 카셋트를 35S/USP로서 명명한다.CDNA encoding the pure Ultraspiracle receptor (USP) of Drosophila is described in Henrich et al., Nucleic Acids Research 18: 4143 (1990). The full-length USP coding sequence with flanking regions compared to flanking 5 'and 3' is ligated to the plant expression vector pMF7 (described in Example 1) using a flanking EcoRI restriction site. This receptor expression cassette is named 35S / USP.

실시예 3: GAL4로부터의 DNA 결합 도메인 및 EcR로부터의 리간드 결합 도메인을 포함하는 수용체 발현 카셋트의 작제Example 3: Construction of a receptor expression cassette comprising a DNA binding domain from GAL4 and a ligand binding domain from EcR

EcR의 DNA 결합 도메인이 N-말단 위치에서 융합된 GAL4의 DNA 결합 도메인으로 치환된 수용체 발현 카셋트가 작제된다. 드로소필라의 EcR에 대한 DNA 암호화 영역은 실시예 1에서 기술된 바와 같이 수득한다. GAL4의 DNA 결합 도메인에 대한 암호화 서열은 플라스미드 pMA210으로부터 서브클로닝된다[참조: Ma and Ptashne, Cell, 48: 847(1987)].A receptor expression cassette is constructed in which the DNA binding domain of EcR is replaced with the DNA binding domain of GAL4 fused at the N-terminal position. The DNA coding region for EcR of Drosophila is obtained as described in Example 1. [ The coding sequence for the DNA binding domain of GAL4 is subcloned from the plasmid pMA210 (Ma and Ptashne, Cell, 48: 847 (1987)).

GAL4-EcR 키메라 수용체 폴리펩티드를 암호화하는 수용체 발현 카셋트는 GAL4의 DNA 결합 도메인을 EcR의 리간드 결합 도메인 및 카복시 말단과 융합함으로써 작제한다. 융합을 수행하기 위해, 올리고뉴클레오티드 SF23(5'-CGC GGG ATC CAT GCG GCC GGA ATG CGT CGT CCC G-3'; 서열 2)을 사용하여 아미노산 잔기 330과 동일한 뉴클레오티드 위치(EcR DNA-결합 도메인의 바로 다음)에서 cDNA 서열에 BamHI 부위를 PCR에 의해 도입한다. 수득된 절단 EcR 암호화 서열(EcR330-878)을 플라스미드 pKS+(Stratagene)내로 서브클로닝한다.A receptor expressing cassette encoding the GAL4-EcR chimeric receptor polypeptide is constructed by fusing the DNA binding domain of GAL4 with the ligand binding domain of the EcR and the carboxy terminus. To perform fusion, oligonucleotides SF23 (5'-CGC GGG ATC CAT GCG GCC GGA ATG CGT CGT CCC G-3 '; SEQ ID NO: 2) were used to insert the same nucleotide positions as the amino acid residue 330 The BamHI site is introduced into the cDNA sequence by PCR. The resulting truncated EcR coding sequence (EcR 330-878 ) is subcloned into the plasmid pKS + (Stratagene).

문헌[참조: Goff et al., Genes and Development 5: 298, 1991]에 기술된 바와 같이 ClaI에 대한 GAL4의 DNA 서열을 암호화하는 아미노 말단을 pSK+(Stratagene)내로 서브클로닝함으로써 DNA 결합 도메인의 암호화 서열(아미노산 1 내지 147)을 함유하는 플라스미드 pMA210으로부터 GAL4의 서브클론을 수득한다. 이 플라스미드를 pSKGAL2로 명명하고, ClaI 및 KpnI으로 절단한 다음 하기 이본쇄 올리고뉴클레오티드를 삽입한다:The coding sequence of the DNA binding domain, as described in Goff et al., Genes and Development 5: 298, 1991, by subcloning the amino terminus encoding the DNA sequence of GAL4 against ClaI into pSK + (Stratagene) (Amino acids 1 to 147) from the plasmid pMA210. This plasmid is designated pSKGAL2, digested with ClaI and KpnI, and then inserted into the following double-stranded oligonucleotide:

수득된 플라스미드를 pSKGAL2.3으로 명명한다. pSK+의 DNA 결합 도메인의 양쪽 말단에 존재하는 폴리링커중의 BamHI 부위 및 pKS+의 EcR330-878잔기를 사용하여 완전히 융합된 35S/GAL4-EcR330-878을 수득한다. 플랭킹 EcoRI 제한 부위를 사용하여 이들 암호화 서열을 단자엽 발현 벡터 pMF6(실시예 1에 기술됨)에 연결시킨다. 이 수용체 발현 카셋트를 35S/GAL4-EcR330-878로 명명한다.The obtained plasmid is named pSKGAL2.3. A fully fused 35S / GAL4-EcR 330-878 is obtained using the BamHI site in the polylinker at both ends of the DNA binding domain of pSK + and the EcR 330-878 residue of pKS +. These coding sequences are linked to the terminal lobe expression vector pMF6 (described in Example 1) using the flanking EcoRI restriction sites. This receptor expression cassette is designated 35S / GAL4-EcR 330-878 .

실시예 4: 울트라스피라클로부터의 리간드 결합 도메인 및 VP16으로부터의 트랜스활성화 도메인을 포함하는 식물-발현가능한 수용체 발현 카셋트의 작제Example 4: Construction of a plant-expressible receptor expression cassette comprising a ligand binding domain from ultraspiracle and a transactivation domain from VP16

USP 폴리펩티드의 N-말단 또는 C-말단에 융합된 VP16의 트랜스활성화 도메인과 함께 USP의 리간드 결합 도메인을 포함하는 수용체 발현 카셋트를 작제한다.A receptor expression cassette comprising the ligand binding domain of USP is constructed with the transactivation domain of VP16 fused to the N-terminal or C-terminal of the USP polypeptide.

C-말단 위치에 VP16의 트랜스활성화 도메인을 갖는 키메라 폴리펩티드를 암호화하는 수용체 발현 카셋트를 작제하기 위해, 암호화 서열의 USP 뉴클레오티드 번호 1471에 있는 Xhol 부위를 사용하여 pKS+(Stratagene)을 서브클로닝함으로써 수용체 USP(실시예 2에 기술됨)에 대한 cDNA의 카복시-말단 및 정지 코돈을 제거한다. 아미노산 1 내지 490을 암호화하는 수득된 USP 서브클론을 USP 서브클론의 플랭킹 KpnI 제한 부위, 및 VP16의 카복시-말단 80 아미노산을 암호화하는 pSJT1193CRF3의 KpnI 부위를 사용하여 VP16의 트랜스활성화 도메인과 융합시킨다[참조: Triezenberg et al., Genes and Develop. 2: 718-729(1988)]. USP-VP16의 암호화 서열 양쪽 말단에 위치하는 EcoRI 및 BamHI 제한 효소를 사용하여 생성된 USP-VP16 융합물을 CaMV 35S 식물 발현 벡터 pMF7(실시예 1에 기술됨)내로 클로닝한다. 이 수용체 발현 카셋트를 35S/USP-VP16으로 명명한다.In order to construct a receptor expression cassette encoding a chimeric polypeptide having the transactivation domain of VP16 at the C-terminal position, subcloning of pKS + (Stratagene) using the XhoI site in USP nucleotide number 1471 of the coding sequence resulted in the insertion of the receptor USP Terminal < / RTI > and stop codon of the cDNA for the target gene (described in Example 2). The resulting USP subclone encoding amino acids 1 to 490 is fused with the transactivation domain of VP16 using the flanking KpnI restriction site of the USP subclone and the KpnI site of pSJT1193CRF3 encoding the carboxy-terminal 80 amino acid of VP16 See: Triezenberg et al., Genes and Develop. 2: 718-729 (1988)]. The USP-VP16 fusion generated using the EcoRI and BamHI restriction enzymes located at both ends of the coding sequence of USP-VP16 is cloned into the CaMV 35S plant expression vector pMF7 (described in Example 1). This receptor expression cassette is designated 35S / USP-VP16.

PCR 반응으로 올리고뉴클레오티드 SF42(5'-CGC GGA TCC ATG GAC AAC TGC GAC CAG GAC-3'; 서열 5)를 사용하여 USP 출발 코돈에 인접한 BamHI 부위를 먼저 유전자 조작함으로써 아미노-말단에 융합된 전사 활성화 도메인을 갖는 USP 유도체를 작제한다. VP16중의 정지 코돈을 제거하고, 올리고뉴클레오티드 SF37(5'-GCG GGA TCC CCC ACC GTA CTC GTC AAT TC-3'; 서열 6)을 사용하여 플랭킹 BamHI 부위를 도입하며, 출발 코돈의 바로 상류에 있는 식물 콘센서스 서열을 갖는 출발 코돈 및 BamHI 부위를 PCR 반응으로 프라이머로서 올리고뉴클레오티드 SA115(5'-GTC GAG CTC TCG GAT CCT AAA ACA ATG GCC CCC CCG ACC GAT GTC-3'; 서열 7)을 사용하여 아미노 말단에 도입한다. 생성된 VP16 활성화 도메인 및 USP 암호화 서열(아미노산 1 내지 507번을 암호화함)을 인접한 BamHI 부위에 의해 프레임내에서 결합시키고, 5'-BamHI 및 3' EcoRI 부위에 의해 CaMV 35S 식물 발현 벡터 pMF7내로 VP16-USP 암호화 서열을 삽입한다. 이 수용체 발현 카셋트를 35S/VP16-USP로서 명명한다.The BamHI site adjacent to the USP start codon was first genetically engineered using the oligonucleotide SF42 (5'-CGC GGA TCC ATG GAC AAC TGC GAC CAG GAC-3 '; SEQ ID NO: 5) as a PCR reaction to generate an amino- USP < / RTI > The stop codon in VP16 was removed and a flanking BamHI site was introduced using oligonucleotide SF37 (5'-GCG GGA TCC CCC ACC GTA CTC GTC AAT TC-3 '; SEQ ID NO: 6) The start codon and BamHI site having the plant consensus sequence were amplified by PCR using oligonucleotide SA115 (5'-GTC GAG CTC TCG GAT CCT AAA ACA ATG GCC CCC CCG ACC GAT GTC-3 '; SEQ ID NO: 7) Lt; / RTI > The resulting VP16 activation domain and the USP coding sequence (encoding amino acids 1 to 507) were ligated in frame by an adjacent BamHI site and ligated into the CaMV 35S plant expression vector pMF7 by the 5'-BamHI and 3 ' -USP Encrypt sequence is inserted. This receptor expression cassette is named 35S / VP16-USP.

실시예 5: EcoR로부터의 DNA 결합 도메인과 리간드 결합 도메인 및 옥수수의 C1 조절 유전자로부터의 트랜스활성화 도메인을 갖는 수용체 발현 카셋트의 작제Example 5: Construction of a receptor expression cassette having a DNA binding domain and a ligand binding domain from EcoR and a transactivation domain from a C1 regulatory gene of maize

완전한 길이의 EcR 암호화 서열에 대한 PCR 반응에 사용된 올리고뉴클레오티드 SF30(5'-CGC-GGA-TCC-ATG-GGT-CGC-GAT-GAT-CTC-TCG-CCT-TC-3'; 서열 8)로 EcR DNA 결합 도메인의 바로 앞에 위치하는 출발 코돈을 치환함으로써 EcR227-825-C1 융합물을 수득한다. 옥수수 C1 단백질의 전사 활성화 도메인(아미노산 219번 내지 273번)에 대한 암호화 서열[참조: Goff et al. Genes and Develop. 5: 298-309(1991)]을 EcR의 아미노산 51번 내지 825번에 대한 암호화 서열(EcR KpnI 제한 효소 부위에서)과 프레임내에서 융합한다. VPGPPSRSRVSISLHA를 암호화하는 폴리링커(서열 9)에 의해 C1 트랜스활성화 도메인을 EcR에 연결시킨다. 35S/EcR227-825-C1 식물 발현 벡터 융합물은 암호화 서열을 함유하는 BamHI 단편을 pMF7 벡터내로 삽입함으로써 작제한다. 이 수용체 발현 카셋트를 35S/EcR227-825-C1으로서 명명한다.(5'-CGC-GGA-TCC-ATG-GGT-CGC-GAT-GAT-CTC-TCG-CCT-TC-3 '; SEQ ID NO: 8) used in the PCR reaction for the full length EcR- Lt ; RTI ID = 0.0 > EcR227-825- C1 < / RTI > fusion is obtained by substituting the start codon immediately preceding the EcR DNA binding domain. The coding sequence for the transcription activation domain of maize C1 protein (amino acids 219-273) (Goff et al. Genes and Develop. 5: 298-309 (1991)) is fused in frame with the coding sequence (at EcR KpnI restriction enzyme site) for amino acids 51 to 825 of EcR. The C1 transactivation domain is linked to EcR by polylinker (SEQ ID NO: 9) encoding VPGPPSRSRVSISLHA. The 35S / EcR 227-825 -C1 plant expression vector fusion is constructed by inserting the BamHI fragment containing the coding sequence into the pMF7 vector. This receptor expression cassette is named 35S / EcR 227-825 -C1.

실시예 6: GAL4로부터의 DNA 결합 도메인, EcR로부터의 리간드 결합 도메인, 및 옥수수의 C1 조절 유전자로부터의 트랜스활성화 도메인을 갖는 수용체 발현 카셋트의 작제Example 6: Construction of a receptor expression cassette having a DNA binding domain from GAL4, a ligand binding domain from EcR, and a transactivation domain from the C1 regulatory gene of maize

실시예 3에 기술된 GAL4-EcR330-878작제물 및 실시예 5의 EcR227-825-C1 작제물을 사용하여 GAL4-EcR330-825-C1 융합물을 작제한다. EcR 암호화 영역의 서열(아미노산 456에서 출발)은 AatII 부위에서 교환된다. 이 수용체 발현 카셋트를 35S/GAL4-EcR330-825-C1으로 명명한다.A GAL4-EcR 330-825 -C1 fusion is constructed using the constructs GAL4-EcR 330-878 described in Example 3 and the EcR 227-825 -C1 construct of Example 5. The sequence of the EcR coding region (starting at amino acid 456) is exchanged at the AatII site. This receptor expressed cassette is named 35S / GAL4-EcR 330-825- C1.

실시예 7: GAL4 DNA 결합 도메인에 대한 반응 요소를 갖는 개똥벌레 루시퍼라제를 암호화하는 식물-발현가능한 표적 발현 카셋트의 작제Example 7: Construction of a plant-expressible target expression cassette encoding a firefly luciferase with a response element to the GAL4 DNA binding domain

GAL4의 DNA 결합 도메인에 대한 반응 요소를 갖는 개똥벌레 루시퍼라제를 암호화하는 식물-발현가능한 표적 발현 카셋트를 하기와 같은 방법으로 작제한다. 개똥벌레 루시퍼라제의 합성을 유도하는 옥수수 브론즈-1(Bz1) 코어 프로모터를 NheI 및 SphI 부위에 의해 Bz1 리포터 pBz1LucR98[참조: Roth et al., Plant Cell 3: 317, 1991]로부터 제거하고, 루시퍼라제 유전자를 함유하는 pUC6S-유도된 플라스미드에 위치시킨다. 변형된 Bz1 코어 프로모터는 NheI 부위(GCTAGC) 및 뉴클레오티드 위치 -53 이하의 Bz1 프로모터 서열을 함유한다[참조: Roth et al., Plant Cell 3: 317, 1991]. EcoRI 및 PstI으로 분해함으로써 GAL4 조절된 리포터 pGALLuc2로부터 10개의 GAL4 결합 부위를 제거하고[참조: Goff et al., Genes and Development 5: 298, 1991], 동일한 제한 효소 부위를 사용하여 pBlueScript(Stratagene)내로 삽입한다. GAL4 결합 부위의 5' 말단에 있는 HindIII 부위를 HindIII/BamHI/HindIII 연접기(adaptor)의 삽입에 의해 BamHI 부위로 변경시키고, GAL4 결합 부위를 함유하는 수득된 BamHI 단편을 제거하여 루시퍼라제 유도 Bz1 코어 프로모터의 상류에 있는 BglII 부위에 위치시킨다. 이 표적 발현 카셋트를 (GAL4b.s.)10-Bz1TATA/Luc로서 명명한다.A plant-expressible target expression cassette encoding a firefly luciferase with a response element to the DNA binding domain of GAL4 is constructed in the following manner. The corn bronze-1 (Bzl) core promoter inducing the synthesis of firefly luciferase was removed from the Bzl reporter pBz1LucR98 (Roth et al., Plant Cell 3: 317, 1991) by the NheI and SphI sites and luciferase 0.0 > pUC6S-induced < / RTI > plasmid containing the gene. The modified Bzl core promoter contains the NheI site (GCTAGC) and a Bzl promoter sequence at nucleotide position -53 or less (Roth et al., Plant Cell 3: 317, 1991). 10 GAL4 binding sites were removed from the GAL4 regulated reporter pGALLuc2 by digestion with EcoRI and PstI (Goff et al., Genes and Development 5: 298, 1991), into pBlueScript (Stratagene) using the same restriction enzyme sites . The HindIII site at the 5 'end of the GAL4 binding site was changed to the BamHI site by insertion of the HindIII / BamHI / HindIII adapter and the resulting BamHI fragment containing the GAL4 binding site was removed to obtain the Luciferase derived Bzl core RTI ID = 0.0 > BglII < / RTI > upstream of the promoter. This target expression cassette is named (GAL4 bs ) 10- Bz1 TATA / Luc.

실시예 8: 직접 반복 반응 요소를 갖는 개똥벌레 루시퍼라제를 암호화하는 식물-발현가능한 표적 발현 카셋트의 작제Example 8: Construction of a plant-expressible target expression cassette encoding a firefly luciferase with direct repeat response elements

EcRE 반 부위 및 RXR-바람직한 반 부위와 함께 직접 반복(DR) 반응 요소를 갖는 개똥벌레 루시퍼라제를 암호화하는 식물-발현가능한 표적 발현 카셋트를 다음과 같은 방법으로 작제한다: 실시예 7에 기술된 바와 같이 pUC6S-유도된 플라스미드중의 옥수수 Bz1 코어 프로모터-루시퍼라제 작제물을 출발점으로 사용한다. DR RE, 및 반 부위 사이의 3개 염기쌍을 함유하는 이본쇄 합성 올리고뉴클레오티드를 BamHI 및 BglII 점착 말단(SF77: 5'-GAT CCG TAG GGG TCA CGA AGT TCA CTC GCA-3'; 서열 10)(SF78: 5'-GAT CTG CGA GTG AAC TTC GTG ACC CCT ACG-3'; 서열 11)을 사용하여 합성하고, 포스포릴화시켜 아닐링시키고, 독특한 BglII 부위내로 삽입하여 Bz1 코어 프로모터의 상류에 연결시킨다. 연속적인 BglII 분해 및 추가의 이본쇄 올리고뉴클레오티드의 삽입에 의해 3개 카피의 RE를 수득한다. 이 표적 발현 카셋트를 (DR3)3-Bz1TATA/Luc로서 명명한다.A plant-expressible target expression cassette encoding the firefly luciferase with the direct repeat (DR) response element with the EcRE half-site and the RXR-preferred half site is constructed in the following manner: as described in Example 7 Similarly, the maize Bzl core promoter-luciferase construct in the pUC6S-induced plasmid is used as starting point. (SEQ ID NO: 10) (SF77: 5'-GAT CCG TAG GGG TCA CGA AGT TCA CTC GCA-3 '; SEQ ID NO: 10), which is a double-stranded synthetic oligonucleotide containing three base pairs between the half- : 5'-GAT CTG CGA GTG AAC TTC GTG ACC CCT ACG-3 '; SEQ ID NO: 11), phosphorylated and annealed, inserted into the unique BglII site and ligated upstream of the Bzl core promoter. Three copies of RE are obtained by sequential BglII digestion and insertion of additional double-stranded oligonucleotides. This target expression cassette is designated (DR3) 3- Bz1 TATA / Luc.

실시예 9: 식물 세포의 형질전환 및 화학적 리간드의 존재하에 수용체 폴리펩티드에 의한 표적 폴리펩티드 발현의 조절Example 9: Transformation of plant cells and modulation of expression of a target polypeptide by a receptor polypeptide in the presence of a chemical ligand

본 발명의 키메라 수용체 폴리펩티드를 포함하여 각종 수용체 폴리펩티드에 의한 표적 폴리펩티드 발현의 조절은 고점도 미세주입 충격을 이용하여 식물 세포를 필요한 유전자 작제물로 동시에 형질전환시키고, 표적 폴리펩티드의 존재에 대한 생화학적 검정을 수행함으로써 밝혀질 수 있다. 필요한 유전자 작제물은 USP 수용체 폴리펩티드를 암호화하는 USP 수용체 발현 카셋트를 포함한다(도 1). 임의로, USP 수용체 발현 카셋트는 USP와 다른 수용체 폴리펩티드를 암호화하는 제2 수용체 발현 카셋트와 함께 형질전환될 수 있다(도 2 및 도 3). 또한, 표적 폴리펩티드를 암호화하는 표적 발현 카셋트가 요구된다.The modulation of target polypeptide expression by various receptor polypeptides, including the chimeric receptor polypeptides of the present invention, can be accomplished by simultaneously transforming plant cells into the required gene constructs using high viscosity microinjection bombardment and performing biochemical assays for the presence of target polypeptides As shown in FIG. The necessary genetic constructs include a USP receptor expression cassette encoding the USP receptor polypeptide (FIG. 1). Optionally, the USP receptor expression cassette can be transformed with a second receptor expression cassette encoding USP and other receptor polypeptides (FIGS. 2 and 3). In addition, a target expression cassette encoding the target polypeptide is required.

발현 카셋트는 압축 헬륨(PDS-1000/He, BioRad, Hercules, CA)에 의해 유도된 미세주입 및 고점도 충격으로 DNA 침전의 표준 기술을 사용하는 고점도 미세주입 충격에 의해 액체 N6 배지에서 배양된 옥수수 현탁 세포[참조: Chu et al. Scientia Sinica XVIII: 659-668, 1975]에 동시에 전달된다. 형질감염된 세포는 N6 배지중에서 약 48시간 동안 적합한 화학적 리간드의 존재하에 액체 현탁액중에서 배양된다. 배양 후, 형질전환된 세포를 수거하고, 0℃에서 균질화시킨다. 추출물중의 단편을 4℃에서 5분 동안 10,000g에서 원심분리하여 제거한다.Expression cassettes were prepared from corn suspension cultured in liquid N6 medium by high-viscosity microinjection shock using standard techniques of DNA precipitation with microinjection and high viscosity shock induced by compressed helium (PDS-1000 / He, BioRad, Hercules, CA) Cells (Chu et al. Scientia Sinica XVIII: 659-668, 1975]. Transfected cells are cultured in N6 medium for about 48 hours in the presence of a suitable chemical ligand in a liquid suspension. After incubation, the transformed cells are harvested and homogenized at 0 ° C. The fractions in the extract are removed by centrifugation at 10,000 g for 5 minutes at 4 ° C.

표적 폴리펩티드 발현은 표적 발현 카셋트에 의해 암호화된 생성물의 존재에 대해 추출물을 분석함으로써 검출된다. 화학적 리간드의 존재하에 수용체 폴리펩티드에 의한 발현 조절을 시험하는 경우 표적 폴리펩티드에 대한 통상적으로 사용된 암호화 서열은 개똥벌레 루시퍼라제이다. 개똥벌레 루시퍼라제의 활성은 ATP를 기질로서 사용하여 루시페린의 루시퍼라제 촉매화 포스포릴화에 의해 생성된 화학발광제를 Analytical Luminescence Model 2001 광도계를 사용하여 정량함으로써 측정된다.Target polypeptide expression is detected by analyzing the extract against the presence of the product encoded by the target expression cassette. When testing the expression control by a receptor polypeptide in the presence of a chemical ligand, the commonly used coding sequence for the target polypeptide is firefly luciferase. The activity of firefly luciferase is measured by quantifying the chemiluminescent produced by luciferase catalyzed phosphorylation of luciferin using ATP as a substrate using an Analytical Luminescence Model 2001 photometer.

실시예 10: 수용체 폴리펩티드 GAL4-EcRExample 10: Receptor polypeptide GAL4-EcR 330-825330-825 -C1 및 USP-VP16은 식물 세포에서 표적 폴리펩티드의 발현을 활성화시키고, 이 활성화는 유충 호르몬 효능제에 의해 차단된다-C1 and USP-VP16 activate the expression of the target polypeptide in plant cells, and this activation is blocked by the larval hormone agonist

실시예 9의 형질전환 방법을 사용하여, 수용체 발현 카셋트 35S/GAL4-EcR330-825-C1(실시예 6), 수용체 발현 카셋트 35S/USP-VP16(실시예 4) 및 표적 발현 카셋트(GAL4b.s.)10-Bz1TATA/Luc(실시예 7)을 옥수수 세포에 동시 형질전환시킨다. 형질전환된 세포를 약 48시간 동안 화학적 리간드로서 10μM 페녹시카브 또는 메토프렌의 존재하에 배양한다. 루시퍼라제 검정은 실시예 9에 기술된 바와 같이 수행한다. 결과는 표 1에 제시되어 있다.Expression cassette 35S / GAL4-EcR 330-825- C1 (Example 6), receptor expression cassette 35S / USP-VP16 (Example 4) and target expression cassette (GAL4 bs ) 10- Bz1 TATA / Luc (Example 7) is cotransformed into maize cells. The transformed cells are cultured for about 48 hours as a chemical ligand in the presence of 10 [mu] M phenoxycarb or methoprene. Luciferase assay is performed as described in Example 9. The results are shown in Table 1.

수용체Receptor 화학적 리간드Chemical ligand 루시퍼라제 활성(광 단위)Luciferase activity (optical unit) 실험 #1Experiment # 1 없음없음페녹시카브메토프렌None None Phenoxycarbomethoprene 2,503277,86277,41814,7862,503277,86277,41814,786 없음35S/GAL4-EcR330-825-C1+35S/USP-VP1635S/GAL4-EcR330-825-C1+35S/USP-VP1635S/GAL4-EcR330-825-C1+35S/USP-VP16No 35S / GAL4-EcR 330-825 -C1 + 35S / USP-VP1635S / GAL4-EcR 330-825 -C1 + 35S / USP-VP1635S / GAL4-EcR 330-825 -C1 + 35S / USP-VP16 실험 #2Experiment # 2 없음없음메토프렌None None Metoprene 1,302178,0925,7301,302178,0925,730 없음35S/GAL4-EcR330-825-C1+35S/USP-VP1635S/GAL4-EcR330-825-C1+35S/USP-VP16No 35S / GAL4-EcR 330-825 -C1 + 35S / USP-VP1635S / GAL4-EcR 330-825 -C1 + 35S / USP-VP16

상기 결과는 GAL4 반응 요소를 포함하는 표적 발현 카셋트의 5' 조절 영역이 수용체 폴리펩티드 GAL4-EcR-C1 및 USP-VP16에 의해 식물 세포내에서 활성화될 수 있고, 이 활성화가 유충 호르몬 효능제의 존재하에 역전된다는 것을 보여준다. 표적 폴리펩티드 루시퍼라제의 발현 수준은 유충 호르몬 효능제의 부재하에서와 비교하여 유충 호르몬 효능제의 존재하에서 3.5 내지 31배 낮았다.The results show that the 5'regulatory region of the target expression cassette comprising the GAL4 response element can be activated in the plant cell by the receptor polypeptides GAL4-EcR-C1 and USP-VP16, and this activation can be activated in the presence of a lectin hormone agonist It is reversed. The expression level of the target polypeptide luciferase was 3.5 to 31 fold lower in the presence of the larval hormone agonist compared to in the absence of the larval hormone agonist.

실시예 11: 수용체 폴리펩티드 GAL4-EcRExample 11 Receptor Polypeptide GAL4-EcR 330-825330-825 -C1 및 USP-VP16은 식물 세포에서 표적 폴리펩티드의 발현을 활성화시키고, 이 활성화는 유충 호르몬 효능제에 의해 차단된다-C1 and USP-VP16 activate the expression of the target polypeptide in plant cells, and this activation is blocked by the larval hormone agonist

실시예 9의 형질전환 방법을 사용하여, 수용체 발현 카셋트 35S/GAL4-EcR330-825-C1(실시예 6), 수용체 발현 카셋트 35S/USP-VP16(실시예 4) 및 표적 발현 카셋트(GAL4b.s.)10-Bz1TATA/Luc(실시예 7)을 옥수수 세포내로 동시에 형질전환시킨다. 형질전환된 세포를 화학적 리간드로서 10μM 페녹시카브 또는 메토프렌를 사용하거나 사용하지 않고서 약 48시간 동안 10μM 테부페노자이드의 존재하에 배양한다. 루시퍼라제 검정은 실시예 9에 기술된 바와 같이 수행한다. 결과를 표 2에 제시한다.Expression cassette 35S / GAL4-EcR 330-825- C1 (Example 6), receptor expression cassette 35S / USP-VP16 (Example 4) and target expression cassette (GAL4 bs ) 10 -Bz1 TATA / Luc (Example 7) is co-transformed into maize cells. The transformed cells are cultured in the presence of 10 [mu] M tebufenozide for about 48 hours with or without 10 [mu] M phenoxycarb or methoprene as chemical ligands. Luciferase assay is performed as described in Example 9. The results are shown in Table 2.

수용체Receptor 화학적 리간드Chemical ligand 루시퍼라제 활성(광 단위)Luciferase activity (optical unit) 없음none 없음none 1,3021,302 35S/GAL4-EcR330-825-C1+35S/USP-VP1635S / GAL4-EcR 330-825- C1 + 35S / USP-VP16 없음none 178,092178,092 35S/GAL4-EcR330-825-C1+35S/USP-VP1635S / GAL4-EcR 330-825- C1 + 35S / USP-VP16 테부페노자이드Tebufenozade 908,912908,912 35S/GAL4-EcR330-825-C1+35S/USP-VP1635S / GAL4-EcR 330-825- C1 + 35S / USP-VP16 테부페노자이드+메토프렌Tebufenozide + metoprene 159,873159,873

상기 결과는 GAL4 반응 요소를 포함하는 표적 발현 카셋트의 5' 조절 영역이 화학적 리간드 테부페노자이드와 반응하여 수용체 폴리펩티드 GAL4-EcR-C1 및 USP-VP16에 의해 식물 세포내에서 활성화될 수 있고, 이 활성화가 유충 호르몬 효능제 메토프렌의 존재하에 차단된다는 것을 보여준다. 루시퍼라제 유전자 발현의 테부페노자이드-유도된 활성화의 수준은 단독으로 사용하는 경우 약 6배 증가하였고, 유충 호르몬 효능제 메토프렌의 존재에 의해 완전히 차단되었다.The results show that the 5 'regulatory region of the target expression cassette comprising the GAL4 response element can be activated in the plant cell by the receptor polypeptides GAL4-EcR-C1 and USP-VP16 by reacting with the chemical ligand tebufenozide, Activation is blocked in the presence of the larvae hormone agonist methoprene. The level of tebufenozide-induced activation of luciferase gene expression increased approximately 6-fold when used alone and was completely blocked by the presence of the larval hormone agonist methoprene.

실시예 12: 수용체 폴리펩티드 VP16-USP는 식물 세포에서 표적 폴리펩티드의 발현을 활성화시킨다Example 12: Receptor polypeptide VP16-USP activates the expression of a target polypeptide in plant cells

실시예 9의 형질전환 방법을 사용하여, 수용체 발현 카셋트 35S/VP16-USP(실시예 4) 및 표적 발현 카셋트 (DR3)3-Bz1TATA/Luc(실시예 8)를 함유하는 플라스미드를 옥수수 세포에 동시에 형질전환시킨다. 형질전환된 세포를 화학적 리간드로서 10μM 메토프렌의 존재하에 48시간 동안 배양한다. 루시퍼라제 검정은 실시예 9에 기술된 바와 같이 수행한다. 결과는 표 3에 기술되어 있다.Plasmids containing the receptor expression cassette 35S / VP16-USP (Example 4) and the target expression cassette (DR3) 3- Bz1 TATA / Luc (Example 8) were transformed into maize cells using the transfection method of Example 9 And simultaneously transformed. The transformed cells are incubated for 48 hours in the presence of 10 [mu] M methoprene as a chemical ligand. Luciferase assay is performed as described in Example 9. The results are shown in Table 3.

수용체Receptor 화학적 리간드Chemical ligand 루시퍼라제 활성(광 단위)Luciferase activity (optical unit) 없음35S/VP16-USP35S/VP16None 35S / VP16-USP35S / VP16 없음없음메토프렌None None Metoprene 5,69029,967485,4585,69029,967485,458

상기 결과는 직접 반복 반응 요소를 포함하는 표적 발현 카셋트의 5' 조절 영역이 수용체 폴리펩티드 VP16-USP에 의해 유충 호르몬 효능제의 존재하에 식물 세포에서 활성화될 수 있음을 보여준다. 표적 폴리펩티드 루시퍼라제의 발현 수준은 유충 호르몬 효능제의 부재하에 관찰된 것과 비교하여 약 16배 이상이었다.The results show that the 5 ' regulatory region of the target expression cassette containing the direct repeat response element can be activated in plant cells in the presence of a receptor hormone agonist by the receptor polypeptide VP16-USP. The expression level of the target polypeptide luciferase was about 16-fold or more as compared to that observed in the absence of the larval hormone agonist.

실시예 13: EcR, USP 또는 RXR 유도체를 발현시키고 수용체-조절된 리포터를 함유하는 아라비돕시스 식물을 형질전환시키기 위한 벡터의 작제Example 13: Construction of vectors for expressing EcR, USP or RXR derivatives and transforming Arabidopsis plants containing a receptor-regulated reporter

아그로박테리움 T-DNA 벡터 플라스미드는 상기 기술된 플라스미드 pGPTV-Kan 및 pGPTV-Hyg로부터 작제한다[참조: Becker et al., Plant Mol. Biol. 20: 1195-1197, (1992)]. pGPTV-Kan 및 pGPTV-Hyg 플라스미드 모두의 Sacl/HindIII uidA(GUS) 리포터 유전자를 pGEM4Zf(+), pSPORT1, pBluescriptKS(+), plC20H, 또는 pUC18로부터의 Sacl/HindIII 폴리링커로 대체하여 각각 플라스미드 pSGCFW, pSGCFX, pSGCFY, pSGCFZ, pSGCGA, pSGCGC, pSGCGD, pSGCGE, pSGCGF 및 pSGCGG를 수득한다. 실시예 7에 기술된 바와 같은 10 GAL4 결합 부위 및 옥수수 브론즈-1 TATA를 갖는 328bp KpnI/HindIII을 변형된 루시퍼라제 리포터 플라스미드 pSPLuc+(Promega)의 KpnI/HindIII 부위내로 먼저 서브클로닝시켜 플라스미드 pSGCFO1을 작제함으로써 표적 발현 카셋트로서 GAL4-조절된 루시퍼라제 리포터를 T-DNA 아그로박테리움 플라스미드로서 작제한다. GAL4 결합 부위-Bz1 TATA-루시퍼라제 리포터를 함유하는 pSGCF01로부터의 1.991Kb KpnI/Xbal 단편은 상술된 pSGCFX1의 7.194NdeI/Spel 단편 및 pSGCFZ1의 4.111NdeI/KpnI 단편에 연결에 의해 T-DNA 벡터내로 서브클로닝된다. 수득된 플라스미드를 pSGCGL1으로 명명하고, 유전자이식 식물에서 카나마이신에 대한 내성을 제공하는 nos 프로모터에 의해 유도된 NPTII 선별가능한 마커 및 GAL4-조절된 루시퍼라제 리포터를 함유한다. 10 GAL4 결합 부위, 35S TATA 영역 및 GUS 암호화 영역을 갖는 GAL4-조절된 GUS 리포터를 동일한 방법으로 작제하며, pAT86으로 명명한다. 3개 카피의 DR RE, Bz1 TATA, 루시퍼라제 암호화 영역, 및 실시에 8에 기술된 바와 유사한 nos 터미네이터를 갖는 직접적인 반복(DR) 반응 요소 리포터를 pSGCGL1에 대해 기술된 바와 유사한 방식으로 작제하며, pSGCHU1으로 명명한다. 상기 실시예 3 내지 6에 기술된 수용체 발현 카셋트를 사용하여 CaMV 35S 프로모터 및 nos 폴리아데닐화 시그날을 함유하는 유사한 아그로박테리움 T-DNA 작제물을 작제한다. 일본쇄 및 이본쇄 수용체 작제물은 적절한 발현 카셋트를 GAL4-루시퍼라제 리포터 pSGCGL1내로 서브클로닝함으로써 제조한다.Agrobacterium T-DNA vector plasmids were constructed from the plasmids pGPTV-Kan and pGPTV-Hyg described above (Becker et al., Plant Mol. Biol. 20: 1195-1197 (1992). The SacI / HindIII uidA (GUS) reporter gene of both pGPTV-Kan and pGPTV-Hyg plasmids was replaced with a SacI / HindIII polylinker from pGEM4Zf (+), pSPORT1, pBluescriptKS (+), plC20H, or pUC18 to obtain plasmids pSGCFW, pSGCFX, pSGCFY, pSGCFZ, pSGCGA, pSGCGC, pSGCGD, pSGCGE, pSGCGF and pSGCGG are obtained. Subcloning of the 328 bp KpnI / HindIII with 10 GAL4 binding sites and the maize Bronze-1 TATA as described in Example 7 into the KpnI / HindIII site of the modified luciferase reporter plasmid pSPLuc + (Promega) yielded the plasmid pSGCFOl As a target expression cassette, a GAL4-regulated luciferase reporter is constructed as a T-DNA Agrobacterium plasmid. The 1.991 Kb KpnI / Xbal fragment from pSGCF01 containing the GAL4 binding site-Bz1 TATA-luciferase reporter was subcorted into the T-DNA vector by linking to the 7.194 NdeI / Spel fragment of pSGCFXl and the 4.111 NdeI / KpnI fragment of pSGCFZl Lt; / RTI > The resulting plasmid is designated pSGCGL1 and contains an NPTII selectable marker and a GAL4-regulated luciferase reporter induced by the nos promoter which provides resistance to kanamycin in transgenic plants. A GAL4-regulated GUS reporter with 10 GAL4 binding site, 35S TATA region and GUS coding region was constructed in the same manner and designated pAT86. A direct repetitive (DR) response element reporter with three copies of DRRE, Bz1 TATA, a luciferase coding region, and a nos terminator similar to that described in Example 8 was constructed in a manner similar to that described for pSGCGL1, and pSGCHU1 . Using the receptor expression cassettes described in Examples 3 to 6 above, a similar Agrobacterium T-DNA construct containing the CaMV 35S promoter and the nos polyadenylation signal is constructed. Nucleic acid and double stranded receptor constructs are prepared by subcloning appropriate expression cassettes into the GAL4-luciferase reporter pSGCGL1.

실시예 14: VP16-USP를 발현시키고 DR-루시퍼라제 리포터를 함유하는 유전자이식 아라비돕시스의 제조Example 14: Preparation of Arabidopsis gene expressing VP16-USP and containing DR-luciferase reporter

CaMV 35S 프로모터 및 DR-루시퍼라제 리포터(상기 실시예 13에 기술됨)를 함유하는 아그로박테리움 벡터로 하기 진공-침윤 공정에 따라 아라비돕시스 탈리아나(Columbia)를 형질전환시킨다. GV3101 아그로박테리움을 2x YT 배지에서 28℃에서 24 내지 30시간 동안 통기시키면서 0.5 내지 0.7 단위의 OD600으로 배양시킴으로써 전기경쟁 GV3101 아그로박테리움 세포를 제조한다. 세포를 10 내지 30분 동안 얼음상에서 냉각시키고, 4℃에서 5분 동안 5,000 RPM에서 원심분리한다. 상청액을 버리고, 세포 펠렛을 빙냉 10% 글리세롤 1용적중에 재현탁시킨다. 세포를 4℃에서 5분 동안 5,000RPM에서 다시 원심분리한다. 상청액을 버리고, 세포 펠렛을 0.05 용적의 빙냉 10% 글리세롤에 재현탁시킨다. 세포를 4℃에서 5분 동안 5,000RPM에서 다시 원심분리한다. 상청액을 버리고, 세포 펠렛을 0.02용적의 빙냉 10% 글리세롤에 재현탁시킨다. 세포를 4℃에서 5분 동안 5,000RPM에서 다시 원심분리한다. 상청액을 버리고, 세포 펠렛을 0.02용적의 빙냉 10% 글리세롤에 재현탁시킨다. 세포를 4℃에서 5분 동안 5,000RPM에서 원심분리한다. 상청액을 버리고, 세포 펠렛을 0.01용적의 빙냉 10% 글리세롤에 재현탁시킨다. 세포를 마이크로퓨지 튜브 1.5ml당 200ml 양으로 분취하고, 액체 N2에서 급속히-동결시킨 다음 -80℃에서 저장한다. 전기경쟁 세포를 -80℃에서 저장하기 6주전에 사용한다. 동결된 전기경쟁 세포를 얼음상에서 해동시키고, 40ml를 예비 냉각시킨 1.5ml의 마이크로퓨지 튜브에 옮긴다. 적절한 아그로박테리움 플라스미드 DNA(2 내지 10ng) 1ml를 해동된 세포에 가하고, 얼음상에서 혼합한다. 세포/플라스미드 혼합물을 예비냉각된 0.2cm Bio-Rad 전기천공 큐벳에 옮기고, 시간 상수 6msec로 2.0K볼트, 600 Ohms, 25μFarad에서 전기천공한다. 1†ml의 2x YT 배지를 전기천공 큐벳에 가하고, 세포/플라스미드 용액을 피펫 끝으로 혼합한 다음 내용물을 신선한 1.5ml 마이크로퓨지 튜브에 옮긴다. 이어서, 세포를 37℃에서 1시간 동안 200RPM의 진탕기상에서 배양한다. 세포를 2분 동안 에펜도르프 마이크로퓨지의 속도를 6으로 설정하여 원심분리하고, 상청액을 버린 다음 세포 펠렛을 잔류하는 액체에 재현탁시킨다. 재현탁된 세포를 적합한 항생제를 포함하는 LB 배지 플레이트상에 도말한다. 플레이트를 28 내지 30℃에서 2 내지 3일 동안 배양한다. LB 배양물 50ml를 리팜피신 100μg/ml, 젠토마이신 25μg/ml 및 카나마이신 100μg/ml를 함유하는 250ml 플라스크에서 형질전환된 단일 콜로니에 접종한다. 배양물을 24 내지 36시간 동안 28℃에서 250RPM으로 배양하고, 배양물 10ml를 사용하여 2L 플라스크중의 500ml LB + 항생제를 접종한다. 이 배양물을 250RPM으로 교반하면서 밤새 28℃에서 배양한다. 플라스미드 DNA를 아그로박테리움 배양물로부터 분리하고, 제한 분석으로 입증한다.Arabidopsis thaliana (Columbia) is transformed into an Agrobacterium vector containing the CaMV 35S promoter and DR-luciferase reporter (described in Example 13 above) according to the following vacuum-infiltration process. Agrobacterium tumefaciens GV3101 while passing the in 2x YT medium at 28 ℃ for 24 to 30 hours to produce an electric competition GV3101 Agrobacterium cells by incubation with OD 600 of 0.5 to 0.7 units. The cells are ice-cooled for 10-30 minutes and centrifuged at 5,000 rpm for 5 minutes at 4 < 0 > C. The supernatant is discarded and the cell pellet resuspended in 1 volume of ice-cold 10% glycerol. The cells are centrifuged again at 5,000 RPM for 5 minutes at < RTI ID = 0.0 > 4 C. < / RTI > The supernatant is discarded and the cell pellet resuspended in 0.05 volume of ice-cold 10% glycerol. The cells are centrifuged again at 5,000 RPM for 5 minutes at < RTI ID = 0.0 > 4 C. < / RTI > The supernatant is discarded and the cell pellet resuspended in 0.02 volumes of ice-cold 10% glycerol. The cells are centrifuged again at 5,000 RPM for 5 minutes at < RTI ID = 0.0 > 4 C. < / RTI > The supernatant is discarded and the cell pellet resuspended in 0.02 volumes of ice-cold 10% glycerol. The cells are centrifuged at 5,000 RPM for 5 minutes at 4 < 0 > C. The supernatant is discarded and the cell pellet resuspended in 0.01 volume of ice-cold 10% glycerol. The cells are aliquoted in an amount of 200 ml per 1.5 ml microfuge tube, rapidly frozen in liquid N 2 and stored at -80 ° C. Electric competing cells are used 6 weeks prior to storage at -80 ° C. Frozen electric competing cells are thawed on ice and 40 ml are transferred to a precooled 1.5 ml microfuge tube. Add 1 ml of the appropriate Agrobacterium plasmid DNA (2 to 10 ng) to the thawed cells and mix on ice. The cell / plasmid mixture is transferred to a precooled 0.2 cm Bio-Rad electroporation cuvette and electroporated at 2.0 K volts, 600 Ohms, 25 μFarad with a time constant of 6 msec. Add 1 † ml of 2x YT medium to the electroporation cuvette, mix the cell / plasmid solution with the pipette tip, and transfer the contents to a fresh 1.5 ml microfuge tube. The cells are then incubated at 37 DEG C for 1 hour on a shaker at 200 RPM. The cells are centrifuged for 2 minutes with the Eppendorf microfuge speed set to 6, the supernatant is discarded and the cell pellet is resuspended in the remaining liquid. Resuspended cells are plated on LB medium plates containing appropriate antibiotics. The plates are incubated at 28-30 < 0 > C for 2-3 days. 50 ml of LB culture is inoculated into a single colony transformed in a 250 ml flask containing 100 μg / ml of rifampicin, 25 μg / ml of genomicin and 100 μg / ml of kanamycin. The cultures are incubated for 24 to 36 hours at 28 ° C at 250 RPM and 10 ml of culture are used to inoculate 500 ml LB + antibiotics in a 2 L flask. The cultures are incubated at 28 [deg.] C overnight with stirring at 250 RPM. Plasmid DNA is isolated from Agrobacterium culture and validated by restriction analysis.

아라비돕시스 식물을 20℃에서 4 내지 5주 동안 16시간 광 및 8시간 암 상태의 인공 기상실에서 3in2플라스틱 포트중의 메쉬 피복 토양에서 성장시킨다. 꽃 분열조직이 약 2인치 길이가 될 때까지 식물을 성장시킨다. 형질감염되는 아라비돕시스 식물의 꽃 분열조직을 아그로박테리움에의 노출 2일 전에 제거한다. 아그로박테리움 배양물을 5분 동안 5,000RPM에서 원심분리하고, 생성된 펠렛을 침윤 배지(4.3g MS 염/L, 5% 수크로즈, 0.01mg/ml 벤질아미노푸린, 100ml/ml Silwet L77, pH 5.8) 500ml에 재현탁시킨다. 아라비돕시스 식물을 물에 적시어 토양을 포화시킨다. 세균 세포 현탁액 500ml를 불임 진공 데시케이터의 하부에 옮기고, 포트중의 아라비돕시스 식물을 아그로박테리움 용액의 상하부에 위치시킨다. 데시케이터에 5분 동안 진공을 적용하고, 이어서 서서히 방출시킨다. 이러한 진공 처리를 3회 반복하고, 식물을 과량의 아그로박테리움으로 세척하여 성장 챔버로 순환시킨다. 진공-침윤된 식물을 성숙시키고, 꽃을 피워 종자를 수득한다. 생성된 종자를 약 5 내지 10일 동안 95℃에서 낮은 습도하에 건조실에서 건조시킨다. 종자를 분쇄하여 건조된 꽃으로부터 제거하고, 이어서 425마이크론 메쉬의 체를 통해 여과한다. 진공 침윤 후 종자를 수득하는데 약 5주가 걸린다. 완전히 건조되면, 종자 약 240mg을 70% EtOH 1ml에 가하여 멸균시키고, 완전히 와동시킨 다음 실온에서 2분 동안 항온처리한다. 종자를 고속으로 에펜도르프 마이크로퓨지에서 단시간 원심분리하고, 상청액을 제거한다. 펠렛화된 종자를 1ml 멸균 완충액(10% 트리톤 X-10 1부, 표백제 10부, dd H2O 20부)에 재현탁시키고, 와동시킨 다음 실온에서 30분 동안 항온처리한다. 종자를 고속으로 에펜도르프 마이크로퓨지에서 단시간 원심분리하고, 상청액을 제거한다. 종자를 멸균 dd H2O 1ml에 재현탁시키고, 와동시킨 다음 고속으로 마이크로퓨지에서 원심분리시키고, 상청액을 제거한다. 이러한 세척 단계를 3회 반복하고, 이어서 종자를 50ml 원심분리 튜브에 옮겨 5ml dd H2O에서 마지막으로 세척한다. 종자를 최고 속도로 벡크만 테이블 톱 원심분리기에서 단시간 원심분리한다. 상청액을 버리고, 종자를 멸균 0.8w/v% 저융점 아가로즈 24ml에 50℃에서 재현탁시키고, 혼합한 다음 선별용 항생제(카나마이신 50μg/ml 또는 하이그로마이신 50μg/ml) 및 카베니실린 500μg/ml를 함유하는 각각 3개의 150mm 발아 배지(GM) 플레이트[참조: Murashige and Skoog, Physiol Plant 15: 473-479, 1962]로 8ml를 분취한다. 플레이팅된 종자를 4℃에서 24시간 동안 암 상태에서 항온처리하고, 이어서 20℃, 일당 광 상태 16시간 및 암 상태 8시간으로 설정된 성장 챔버로 옮긴다. 발아된 종자를 플레이트상에서 5 내지 10일 동안 선별하고, 묘목을 새로운 선별 플레이트로 이식한 다음 토양으로 옮겨 5 내지 10일 후에 추가로 선별한다. 새롭게 이식된 묘목을 2 내지 3일 동안 플라스틱 랩으로 덮고, 꽃 분열조직이 나타날 때까지 성장시킨다.Arabidopsis plants are grown in mesh-covered soil in a 3-in- 2 plastic pot at 16 ° C for 16 hours and 8 hours for dark for 4 to 5 weeks at 20 ° C. The plant is grown until the fissured tissue is about 2 inches long. The floral fission tissue of the transfected Arabidopsis plants is removed two days before exposure to Agrobacterium. The Agrobacterium culture was centrifuged at 5,000 RPM for 5 minutes and the resulting pellet was resuspended in infiltrated medium (4.3 g MS salt / L, 5% sucrose, 0.01 mg / ml benzylaminurine, 100 ml / ml Silwet L77, pH 5.8) < / RTI > Arabidopsis plants are soaked in water to saturate the soil. 500 ml of the bacterial cell suspension is transferred to the lower part of the sterile vacuum desiccator, and the Arabidopsis plants in the port are placed on the upper and lower sides of the Agrobacterium solution. Vacuum is applied to the desiccator for 5 minutes and then slowly released. This vacuum treatment is repeated three times and the plants are washed with an excess of Agrobacterium and circulated to the growth chamber. Vacuum-infiltrated plants are matured and flowers are bloomed to obtain seeds. The resulting seeds are dried in a drying oven at 95 < 0 > C and low humidity for about 5 to 10 days. The seeds are ground and removed from the dried flower, followed by filtration through a 425 micron mesh sieve. It takes about 5 weeks to obtain the seed after vacuum infiltration. When completely dried, approximately 240 mg of seed is added to 1 ml of 70% EtOH, sterilized, completely vortexed and incubated at room temperature for 2 minutes. The seeds are centrifuged at high speed for a short time in Eppendorf microfuge, and the supernatant is removed. Pelleting the seeds a 1ml sterile buffer solution (part of 10% Triton X-1 10, 10 parts bleach, 20 parts dd H 2 O) was resuspended in and incubated for 30 min at room temperature following which the cavity. The seeds are centrifuged at high speed for a short time in Eppendorf microfuge, and the supernatant is removed. Reproduce the seed in sterile dd H 2 O 1ml was suspended, and centrifuged in a micro-vortex pyuji in that following a high speed, and the supernatant was removed. This washing step is repeated 3 times, then the seeds are transferred to a 50 ml centrifuge tube and finally washed in 5 ml dd H 2 O. The seeds are centrifuged at full speed in a Beckman table top centrifuge for a short period of time. The supernatant was discarded and the seeds were resuspended in 24 ml of sterile 0.8 w / v% low melting point agarose at 50 占 폚, mixed and then mixed with a selection antibiotic (50 占 퐂 / ml of kanamycin or 50 占 퐂 / ml of hygromycin) (GM) plate (Murashige and Skoog, Physiol Plant 15: 473-479, 1962), each containing 3 ml of the culture medium, Plated seeds are incubated at 4 占 폚 for 24 hours in a dark state and then transferred to a growth chamber set at 20 占 폚 for 16 hours for light state and 8 hours for dark state. The germinated seeds are screened on the plate for 5-10 days, seedlings are transplanted into new sorting plates and then transferred to the soil for further screening after 5-10 days. The newly transplanted seedlings are covered with plastic wrap for 2-3 days and grown until the fissured tissue appears.

실시예 15: 분리된 유전자이식 식물 조직의 화학적 유도Example 15: Chemical induction of isolated transgenic plant tissue

유전자이식 식물을 하기 기술에 의해 유도가능한 유전자 발현에 대해 시험한다. 크기가 대략 동일한 2개의 잎을 유전자이식 식물로부터 제거하고, 0.1% 에탄올 또는 0.1% 에탄올과 10μM 메토프렌 또는 페녹시카브와 함께 카나마이신 50μg/ml(또는 유전자이식 식물이 이 마커를 함유하는 경우, 하이그로마이신 25μg/ml)를 함유하는 물에서 항온처리한다. 잎을 약 24시간 동안 실시예 14에 기술된 표준 성장 조건하에 항온처리한다. 화합물을 유도하면서 배양한 후, 500μl 100mM KPO4, 1mM DTT, pH 7.8 완충액중에서 0℃로 잎을 균질화시켜 잎 추출물을 제조한다. 추출물을 5분 동안 에펜도르프 마이크로퓨지에서 4℃로 원심분리하고, 검정할 때까지 0℃에서 저장한다. 각 추출물중의 루시퍼라제 활성은 제조업자의 지시에 따라 Analytical Luminescence Model 2010 광도계 및 프로메가 루시퍼라제 검정 시스템(Promega Luciferase Assay System)를 사용하여 측정한다. 추출물 단백질 농도는 피어스(Pierce) BCA 단백질 검정법[참조: Smith et al., Anal. Biochem. 150: 76-85]을 사용하여 측정한다. 루시퍼라제 값은 100μg의 추출 단백질당 실온에서 10초당 광 단위로서 표시된다. 하기 표 4에 도시된 바와 같이, 페녹시카브의 처리는 루시퍼라제 활성을 6.2배 증가시켰고, 메토프렌의 처리는 루시퍼라제 활성을 25배 증가시켰다.Transgenic plants are tested for gene expression inducible by the following techniques. Two leaves of approximately the same size were removed from the transgenic plants and 50 μg / ml kanamycin with 0.1% ethanol or 0.1% ethanol and 10 μM methoprene or phenoxycarb (or, if the transgenic plant contained this marker, RTI ID = 0.0 > g / ml < / RTI > The leaves are incubated for about 24 hours under the standard growth conditions described in Example 14. After inducing the compound, the leaves were homogenized in 500 μl of 100 mM KPO 4 , 1 mM DTT, pH 7.8 buffer at 0 ° C to prepare a leaf extract. The extract is centrifuged for 5 minutes in Eppendorf microfuge at 4 ° C and stored at 0 ° C until assayed. The luciferase activity in each extract is measured using an Analytical Luminescence Model 2010 photometer and Promega Luciferase Assay System according to the manufacturer's instructions. Extract protein concentrations were determined using the Pierce BCA protein assay (Smith et al., Anal. Biochem. 150: 76-85). The luciferase value is expressed as optical units per 10 seconds at room temperature per 100 μg of extracted protein. As shown in Table 4 below, the treatment of phenoxycav increased the luciferase activity by 6.2-fold and the treatment of methoprene increased the luciferase activity by 25-fold.

수용체Receptor 화학적 리간드Chemical ligand 루시퍼라제 활성(광 단위)Luciferase activity (optical unit) 없음none 없음none 638638 35S/VP16-USP35S / VP16-USP 페녹시카브Phenoxycarb 3,9913,991 35S/VP16-USP35S / VP16-USP 메토프렌Methoprene 15,79015,790

실시예 16: USP 또는 RXR 유도체를 발현시키고 수용체-조절된 수용체를 포함하는 유전자이식 식물 또는 식물 세포를 사용하여 USP에 결합하는 신규한 리간드의 스크리닝Example 16 Screening of Novel Ligands Binding to USP Using Gene-Implanted Plant or Plant Cells Expressing USP or RXR Derivatives and Including Receptor-Regulated Receptors

식물 세포 환경하에 효과적인 USP 또는 RXR에 대한 신규한 리간드는 적절한 수용체 폴리펩티드를 발현시키는 유전자이식 식물 또는 식물 세포에서 표적 발현 카셋트로서 수용체-조절된 리포터의 발현에 기초하는 스크리닝 방법을 사용함으로써 발견될 수 있다. 당해 방법에 있어서, 표적 폴리펩티드 발현의 USP 또는 RXR 활성화를 매개하는 이들의 능력에 대해 시험되는 화학 물질을 상이한 농도에서 유전자이식 식물 또는 식물 세포와 접촉시킨 후, 리포터 유전자 발현에 대한 검정을 수행한다. 예를 들면, 1) GAL4-EcR 및 USP-VP16에 대한 표적 발현 카셋트 및 수용체 발현 카셋트로서 GAL4-조절된 루시퍼라제 리포터를 함유하는 유전자이식 식물 또는 식물 세포를 시험 물질에 노출시키고, 하마마쓰(Hamamatsu) 광 검출 장치와 같은 광 증폭 기구를 사용하여 비노출된 식물과 비교할 수 있으며, 2) GAL4-EcR-C1 및 VP16-RXR에 대한 표적 발현 카셋트 및 수용체 발현 카셋트로서 GAL4-조절된 GUS 리포터를 함유하는 유전자이식 식물 또는 식물 세포를 시험 물질에 노출시키고, 5-브로모-4-클로로-3-인돌릴 β-D-글루쿠로니드 또는 o-니트로페닐-β-D-글루쿠로니드와 같은 색소원 기질의 절단을 촉매하는 이들의 능력에 대해 비노출된 식물과 비교할 수 있으며, 3) DR RE-조절된 루시퍼라제 리포터 및 VP16-USP에 대한 발현 카셋트를 함유하는 유전자이식 식물 또는 식물 세포를 시험 물질에 노출시키고, 하마마쓰 광 검출 장치와 같은 광 증폭 장치를 사용하여 비노출된 식물과 비교할 수 있다. 상기 스크리닝 방법에서 유용할 수 있는 바람직한 대조군은, 이로써 제한되는 것은 아니지만, 테부페노자이드 및 메토프렌이다. 각각의 상기 예에 있어서, 시험 물질의 부재하의 발현 수준과 비교하여 시험 물질의 존재하의 표적 폴리펩티드의 발현 수준에 대한 검출이 클수록 시험 물질이 당해 방법에 사용된 수용체 발현 카셋트에 따라 USP 또는 RXR에 대한 리간드임을 나타낸다. 이러한 방법으로, 식물 세포 환경에서 USP에 대한 리간드로서 사전에 알려져 있지 않은 시험 물질을 자체로서 확인할 수 있거나, 식물 세포 환경에서 USP에 대한 리간드인 것으로 추정되는 시험 물질을 자체로서 확인할 수 있다.Novel ligands for USP or RXR effective under plant cell environment can be found by using screening methods based on the expression of receptor-regulated reporters as target expression cassettes in transgenic plant or plant cells expressing appropriate receptor polypeptides . In this method, a test for reporter gene expression is carried out after the chemicals tested for their ability to mediate USP or RXR activation of target polypeptide expression are contacted with transplanted plants or plant cells at different concentrations. For example, 1) a transgenic plant or plant cell containing a GAL4-regulated luciferase reporter as a target expression cassette and a receptor expression cassette for GAL4-EcR and USP-VP16 was exposed to the test material, and Hamamatsu ), And 2) GAL4-EcR-Cl and VP16-RXR, which contain a GAL4-regulated GUS reporter as a target expression cassette and a receptor expression cassette. Transplanted plant or plant cells are exposed to the test substance and exposed to a test substance such as 5-bromo-4-chloro-3-indolyl beta -D-glucuronide or o-nitrophenyl- beta -D-glucuronide Can be compared to unexplored plants for their ability to catalyze cleavage of the pigment source substrate, and 3) transgenic plants or plant cells containing DR RE-regulated luciferase reporter and expression cassettes for VP16-USP can be testedExposed to a substance, and compared with an unexposed plant using a light amplifying device such as a Hamamatsu optical detection device. Preferred control groups that may be useful in the screening method include, but are not limited to, tebufenozide and methoprene. In each of the above examples, the greater the detection of the expression level of the target polypeptide in the presence of the test substance compared to the expression level in the absence of the test substance, the greater the extent of the test substance ' s sensitivity to USP or RXR, depending on the receptor expression cassette used in the method. Ligand. In this way, a test substance that is not previously known as a ligand for USP in the plant cell environment can be identified by itself, or a test substance presumed to be a ligand for USP in plant cell environment can be identified as such.

실시예 17: 기초 활성이 낮은 수용체 폴리펩티드 돌연변이체의 분리Example 17: Isolation of low basal activity receptor polypeptide mutants

울트라스피라클 수용체(USP)의 리간드 결합 도메인중의 돌연변이체를 문헌[참조: Leung et al., Technique 1: 11-15(1989)]에 기술된 바와 같이 PCR 돌연변이 유발에 의해 시험관내에서 수득한다. 돌연변이된 USP 리간드 결합 도메인의 PCR 단편을 VP16의 전사 활성화 도메인에 작동가능하게 연결된 효모 발현 벡터로 클로닝한다. 돌연변이체 작제물을 효모 GAL4 리포터 균주 GGY1::171에 형질전환시킨다. 효모 형질전환체를 지시제 X-Gal을 함유하는 배지상에 도말한다. 이질이량체에 대한 USP 수용체 폴리펩티드 활성의 기초 수준이 감소된 돌연변이체는 X-Gal 지시제 플레이트상에서 백색 내지 밝은 청색 콜로니로 나타났으나, 비-돌연변이된 USP 수용체 폴리펩티드를 발현시키는 형질전환체는 암 청색 콜로니로 나타났다. 탄소 공급원으로 글리세롤, 에탄올 및 갈락토오스를 함유하는 S 배지에서 이들 선별된 콜로니를 나타내는 효모 세포를 성장시킴으로써 백색 내지 밝은 청색 콜로니를 수용체 폴리펩티드 활성의 기초 및 화학적 리간드-유도된 수준에 대해 시험한다. 수득된 배양물을 2개의 분액으로 나누어 이중 하나는 유충 호르몬 또는 이의 효능제로 처리하고, 다른 하나는 화학적 리간드의 부재하에 대조군으로서 사용한다. 유충 호르몬 또는 이의 효능제에 노출시킨 후, 배양물의 처리된 분액 및 대조군 분액 모두를 밀러의 공정[참조: Experiments in Molecular Genetics, p. 352-355, J.H. Miller, Ed., Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, N. Y., 1972]에 따라 β-갈락토시다제 활성에 대해 검정한다. 본 기술에 의해 분리되어 확인된 돌연변이 수용체 폴리펩티드를 암호화하는 뉴클레오티드 서열을 또다른 시험에 제공하는데, 이는 이들이 암호화하는 수용체 폴리펩티드가 식물 세포에서 기초 활성의 감소, 유충 호르몬 또는 이의 효능제의 존재하에 큰 배율의 표적 유전자 발현, 또는 유충 호르몬의 상이한 효능제에 대해 상이한 반응을 나타낼 수 있기 때문이다.Mutants in the ligand binding domain of the ultraspiracle receptor (USP) are obtained in vitro by PCR mutagenesis as described in Leung et al., Technique 1: 11-15 (1989) . The PCR fragment of the mutated USP ligand binding domain is cloned into a yeast expression vector operatively linked to the transcriptional activation domain of VP16. The mutant construct is transformed into the yeast GAL4 reporter strain GGY1 :: 171. Yeast transformants are plated onto a medium containing indicator X-Gal. Mutants with reduced basal levels of USP receptor polypeptide activity on heterozygous dimers appeared as white to light blue colonies on X-Gal indicator plates, whereas transformants expressing non-mutated USP receptor polypeptides were found to be cancerous Blue colonies. White to light blue colonies are tested for basal and chemical ligand-induced levels of receptor polypeptide activity by growing yeast cells expressing these selected colonies in S medium containing glycerol, ethanol and galactose as a carbon source. The resulting culture is divided into two aliquots, one of which is treated with the larval hormone or its agonist and the other is used as a control in the absence of the chemical ligand. After exposure to the larval hormone or its agonist, both the treated fraction and the control fraction of the culture were subjected to Miller's process (Experiments in Molecular Genetics, p. 352-355, J.H. Miller, Ed., Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, N.Y., 1972). The nucleotide sequences encoding the mutant receptor polypeptides isolated and identified by the present technique are provided in another test because they show that the receptor polypeptides they encode exhibit a reduction in basal activity in plant cells, Of the target gene expression, or different agonists of the larval hormone.

실시예 18: 식물 세포에서 기능이 개선된 돌연변이 수용체 폴리펩티드의 확인Example 18 Identification of Functionally Improved Mutant Receptor Polypeptides in Plant Cells

실시예 15의 돌연변이된 USP 수용체 폴리펩티드를 암호화하는 수용체 발현 카셋트를 상기 실시예 2 및 4에 따라 제조한다. 실시예 8의 표적 발현 카셋트와 배합하여 이들 수용체 발현 카셋트를 실시예 9의 공정에 따라 식물 세포에 형질전환시킨다. 유충 호르몬 또는 이의 효능제의 존재하에 돌연변이 수용체 폴리펩티드에 의한 표적 발현 카셋트의 5'-조절 영역의 활성화에 대해 형질전환된 식물 세포를 시험한다. 식물 세포에서 화학적 리간드의 부재하에 표적 폴리펩티드의 낮은 기초 발현 및 유충 호르몬 또는 이의 효능제의 존재하에 표적 폴리펩티드의 고도 발현을 나타내는 돌연변이 USP 수용체 폴리펩티드가 식물에서 유전자 발현을 조절하는데 유용하다.A receptor expression cassette encoding the mutated USP receptor polypeptide of Example 15 is prepared according to Examples 2 and 4 above. These receptor expression cassettes are then transformed into plant cells according to the process of Example 9, in combination with the target expression cassette of Example 8. Transgenic plant cells are tested for activation of the 5'-regulated region of the target expression cassette by a mutant receptor polypeptide in the presence of the larval hormone or agonist thereof. Mutant USP receptor polypeptides that exhibit a low basal expression of the target polypeptide in the absence of chemical ligands in plant cells and high expression of the target polypeptide in the presence of the larval hormone or agonist thereof are useful for controlling gene expression in plants.

실시예 19: 유전자이식 식물의 자손 재배Example 19: Growth of transgenic plants

실시예 14에서 제조된 아라비돕시스 탈리아나(Arabidopsis thaliana) (Columbia)의 형질전환된 식물을 20℃에서 4 내지 5주 동안 광 16시간 및 암 8시간으로 설정된 인공 기상실에서 3in2플라스틱 포트중의 메쉬 피복된 토양에서 성장시킨다. 식물은 본 발명에 따른 수용체 및 표적 발현 카셋트의 형태로 이들의 게놈 외래 DNA내로 통합된 DNA를 함유한다. 상기 통합된 DNA는 형질전환된 식물의 라이프 사이클의 결과로서 수정의 과정을 통해 한 세대에서 다음 세대로 전달된다. 수정은 웅성 배우체 및 포자체 또는 배우체 자성 조직이 상호작용하여 성공적인 접합체를 형성하는 과정이다. 성숙한 화분 입자는 꽃의 약에서 생성되고, 주두의 표면상에 침착(수분)되며, 이를 수화하고 발아시켜 화분관을 성장시킨다. 화분관중의 정자 세포는 씨방중에 존재하는 배낭(자성기)에 전달되고, 수정의 실제 사건(생식체 융합)이 발생하여 접합체를 생성한다. 종자 형태의 접합체는 식물계통의 다음 세대를 실현시킨다. 이러한 다음 세대를 형질전환된 식물의 "자손"라 한다. 자손은 자가수정에 의해 형성될 수 있는데, 웅성 배우체 및 자성 배우체 조직이 동일한 식물 개체에서 발생한다. 이것은 단일 식물이 다음 세대를 위한 게놈 DNA의 공급원임을 의미한다. 다른 한편으로, 자손은 식물의 다음 세대를 생산하기 위해 별도 식물의 자성 포자체 조직과 임의의 식물로부터의 웅성 배우체를 접촉시킴으로써 분리된 2개 식물의 교잡-수정에 의해 생산될 수 있다. 이 경우, 자손의 게놈 DNA는 분리된 2개의 식물로부터 유도된다. 게다가, 형질전환된 식물이 비-형질전환된 식물과 교잡-수정되는 경우, 자손의 게놈 DNA는 한 식물로부터의 유전자이식 게놈 DNA 및 분리된 식물로부터의 비-유전자이식 게놈 DNA로 구성된다. 형질전환된 식물의 자손이 자가-수정 또는 교잡-수정에 의해 생성되는 것과 무관하게, 자손중의 일부는 게놈내로 혼입된 외래 DNA의 존재에 기인하여 상이한 유전자 분담 구조를 수여받을 것이다. 이러한 상이한 유전자 분담 구조는 고전적 유전학 및 분자 생물학의 기술을 사용하여 확인할 수 있다.Transformed plants of Arabidopsis thaliana (Columbia) prepared in Example 14 were seeded in a 3-in- 2 plastic pot in an artificial gas chamber set at 20 ° C for 16 hours and 8 hours for 4 to 5 weeks, And grown in coated soil. Plants contain DNA integrated into their genomic DNA in the form of a receptor according to the invention and a target expression cassette. The integrated DNA is transferred from one generation to the next through the modification process as a result of the life cycle of the transformed plant. Modification is the process by which male gametophytes and sporozoites or gametocyte tissues interact to form successful conjugates. Mature pollen particles are generated from the flower's medicine and deposited (moisture) on the surface of the head, hydrated and germinated to grow the pollen tube. The spermatids in the flowerpot are transmitted to the backpack (magnetic element) present in the ovary, and the actual event of fertilization (genital fusion) occurs to produce a conjugate. The seed-shaped conjugate realizes the next generation of the plant system. This next generation is called the "offspring" of the transformed plant. The offspring can be formed by self-fertilization, where male gametophytes and magnetic gametes occur in the same plant. This means that a single plant is a source of genomic DNA for the next generation. On the other hand, offspring can be produced by hybridization of two separate plants by contacting the male gametophytes from arbitrary plants with the magnetic sporophyte tissue of the separate plant to produce the next generation of plants. In this case, the genomic DNA of the offspring is derived from two separate plants. In addition, when the transformed plant is hybridized with non-transformed plants, the genomic DNA of the offspring consists of genetically-engineered genomic DNA from one plant and non-transgenic genomic DNA from isolated plants. Regardless of whether the offspring of the transgenic plant are produced by self-fertilization or cross-fertilization, some of the offspring will be given a different genetic sharing structure due to the presence of exogenous DNA incorporated into the genome. These different genetic sharing structures can be identified using the techniques of classical genetics and molecular biology.

본 발명에 따른 수용체 및 표적 발현 카셋트를 함유하는 다음 세대의 식물을 생산하기 위해, 최초의 형질전환된 식물을 성숙시키고, 꽃을 피워 조절된 환경 조건하에 종자를 생산한다. 수득된 종자는 약 5 내지 10일 동안 95℉에서 낮은 습도하에 건조실에서 건조시킨다. 장각과를 분쇄한 다음 425μm 메쉬 체를 통해 여과함으로써 건조된 꽃으로부터 종자를 제거하여 다른 식물 재료로부터 종자를 분리한다. 이어서, 종자를 사용하여 다음 세대의 식물을 재배할 수 있다.To produce the next generation of plants containing the receptor and the target expression cassette according to the invention, the original transformed plants are matured and blossomed to produce seeds under controlled environmental conditions. The seeds obtained are dried in a drying chamber at 95 < 0 > F and low humidity for about 5 to 10 days. The filament is pulverized and then filtered through a 425 mu m mesh sieve to remove seeds from the dried flower to separate seeds from other plant materials. Seeds can then be used to grow the next generation of plants.

아라비돕시스에 대해 기술되었으나, 다음 세대의 형질전환된 식물을 생산하는 이러한 방법은 본 발명에 따른 수용체 및 표적 발현 카셋트를 이들의 게놈내로 혼입시킨 모든 피자 식물에 일반적으로 적용될 수 있다.Although described for Arabidopsis, this method of producing the next generation of transformed plants is generally applicable to all pizza plants incorporating the receptors and target expression cassettes according to the present invention into their genomes.

본 출원에서 언급된 모든 공보 및 특허원은 본 발명에 관련되는 분야의 통상의 지식을 가진 자의 기술 수준을 나타낸다. 모든 공보 및 특허원은 각각의 개개 공보 또는 특허원이 구체적 및 개별적으로 참조로서 혼입되는 것으로 제시되는 것과 동일한 범위로 본원에 참조로서 혼입된다.All publications and patent applications mentioned in this application are indicative of the level of skill of those of ordinary skill in the art to which this invention pertains. All publications and patent applications are herein incorporated by reference to the same extent as if each individual publication or patent source was specifically and individually indicated to be incorporated by reference.

상기 발명은 이해를 분명히 하기 위해 상세한 설명 및 실시예에 의해 어느정도 상세히 기술되었으나, 첨부된 청구의 범위내에서 특정한 변화 및 변형이 실시될 수 있음은 명백할 것이다.While the foregoing invention has been described in some detail by way of illustration and example for purposes of clarity of understanding, it will be apparent that certain changes and modifications may be practiced within the scope of the appended claims.

서열 목록Sequence List

(1) 일반적 정보:(1) General information:

(i) 출원인:(i) Applicant:

(A) 성명: 시바-가이기 아게(A) Name: Shiva-kai

(B) 거리: 클리벡슈트라쎄 141(B) Distance: Klebekstrasse 141

(C) 도시: 바젤(C) City: Basel

(E) 국가: 스위스(E) Country: Switzerland

(F) 우편 번호: 4002(F) Postal code: 4002

(G) 전화 번호: +41 61 69 11 11(G) Phone number: +41 61 69 11 11

(H) 텔리 팩스: +41 61 696 79 76(H) Tel Fax: +41 61 696 79 76

(I) 텔렉스: 962 991(I) Telex: 962 991

(ii) 발명의 명칭: 수용체 매개된 트랜스활성화에 의해 식물에서 유전자 발현을 조절하기 위한 화학적 리간드로서의 유충 호르몬 또는 이의 효능제(ii) Title of the invention: Lipid hormone or its agonist as a chemical ligand for regulating gene expression in plants by receptor mediated transactivation

(iii) 서열 수: 11(iii) SEQ ID NO: 11

(iv) 컴퓨터 판독 형태:(iv) Computer readable form:

(A) 매체 형태: 플로피 디스크(A) Media type: floppy disk

(B) 컴퓨터: IBM PC 호환(B) Computer: IBM PC compatible

(C) 운영 체계: PC-DOS/MS-DOS(C) Operating System: PC-DOS / MS-DOS

(D) 소프트웨어: PatentIn Release #1.0, Version #1.30B(D) Software: PatentIn Release # 1.0, Version # 1.30B

(2) 서열 1에 대한 정보:(2) Information on sequence 1:

(i) 서열 특징:(i) Sequence characteristics:

(A) 서열의 길이: 42개 염기쌍(A) Sequence length: 42 base pairs

(B) 서열의 타입: 핵산(B) type of sequence: nucleic acid

(C) 쇄의 수: 1본쇄(C) Number of chains: 1 chain

(D) 토폴로지: 직쇄상(D) Topology: Straight-line

(ii) 분자의 타입: 다른 핵산(ii) Molecular type: other nucleic acid

(A) 기술: /desc="올리고뉴클레오티드 SF43"(A) Description: / desc = "oligonucleotide SF43"

(iii) 가설: 없음(iii) Hypothesis: None

(xi) 서열 1에 대한 서열 기술:(xi) Sequence description for sequence 1:

CGCGGATCCT AAACAATGAA GCGGCGCTGG TCGAACAACG GC 42CGCGGATCCT AAACAATGAA GCGGCGCTGG TCGAACAACG GC 42

(2) 서열 2에 대한 정보:(2) Information on SEQ ID NO: 2:

(i) 서열 특징:(i) Sequence characteristics:

(A) 서열의 길이: 34개 염기쌍(A) Sequence length: 34 base pairs

(B) 서열의 타입: 핵산(B) type of sequence: nucleic acid

(C) 쇄의 수: 1본쇄(C) Number of chains: 1 chain

(D) 토폴로지: 직쇄상(D) Topology: Straight-line

(ii) 분자의 타입: 다른 핵산(ii) Molecular type: other nucleic acid

(A) 기술: /desc="올리고뉴클레오티드 SF23"(A) Description: / desc = "oligonucleotide SF23"

(iii) 가설: 없음(iii) Hypothesis: None

(xi) 서열 2에 대한 서열 기술:(xi) Sequence description for sequence 2:

CGCGGGATCC ATGCGGCCGG AATGCGTCGT CCCG 34CGCGGGATCC ATGCGGCCGG AATGCGTCGT CCCG 34

(2) 서열 3에 대한 정보:(2) Information on SEQ ID NO: 3:

(i) 서열 특징:(i) Sequence characteristics:

(A) 서열의 길이: 26개 염기쌍(A) Sequence length: 26 base pairs

(B) 서열의 타입: 핵산(B) type of sequence: nucleic acid

(C) 쇄의 수: 1본쇄(C) Number of chains: 1 chain

(D) 토폴로지: 직쇄상(D) Topology: Straight-line

(ii) 분자의 타입: 다른 핵산(ii) Molecular type: other nucleic acid

(A) 기술: /desc="pSKGAL2.3을 작제하기 위해 사용된 포지티브 본쇄 올리고뉴클레오티드"(A) Description: A positive sequence oligonucleotide used to construct /desc="pSKGAL2.3 "

(iii) 가설: 없음(iii) Hypothesis: None

(xi) 서열 3에 대한 서열 기술:(xi) Sequence description for SEQ ID NO: 3:

CGGGGGATCC TAAGTAAGTA AGGTAC 26CGGGGGATCC TAAGTAAGTA AGGTAC 26

(2) 서열 4에 대한 정보:(2) Information on SEQ ID NO: 4:

(i) 서열 특징:(i) Sequence characteristics:

(A) 서열의 길이: 20개 염기쌍(A) Sequence length: 20 base pairs

(B) 서열의 타입: 핵산(B) type of sequence: nucleic acid

(C) 쇄의 수: 1본쇄(C) Number of chains: 1 chain

(D) 토폴로지: 직쇄상(D) Topology: Straight-line

(ii) 분자의 타입: 다른 핵산(ii) Molecular type: other nucleic acid

(A) 기술: /desc="pSKGAL2.3을 작제하기 위해 사용된 상보성 본쇄 올리고뉴클레오티드"(A) Description: A complementary oligonucleotide used to construct /desc="pSKGAL2.3 "

(iii) 가설: 없음(iii) Hypothesis: None

(xi) 서열 4에 대한 서열 기술:(xi) Sequence description for sequence 4:

CTTACTTACT TAGGATCCCC 20CTTACTTACT TAGGATCCCC 20

(2) 서열 5에 대한 정보:(2) Information on SEQ ID NO: 5:

(i) 서열 특징:(i) Sequence characteristics:

(A) 서열의 길이: 30개 염기쌍(A) Sequence length: 30 base pairs

(B) 서열의 타입: 핵산(B) type of sequence: nucleic acid

(C) 쇄의 수: 1본쇄(C) Number of chains: 1 chain

(D) 토폴로지: 직쇄상(D) Topology: Straight-line

(ii) 분자의 타입: 다른 핵산(ii) Molecular type: other nucleic acid

(A) 기술: /desc="올리고뉴클레오티드 SF42"(A) Description: / desc = "oligonucleotide SF42"

(iii) 가설: 없음(iii) Hypothesis: None

(xi) 서열 5에 대한 서열 기술:(xi) Sequence description for sequence 5:

CGCGGATCCA TGGACAACTG CGACCAGGAC 30CGCGGATCCA TGGACAACTG CGACCAGGAC 30

(2) 서열 6에 대한 정보:(2) Information on SEQ ID NO: 6:

(i) 서열 특징:(i) Sequence characteristics:

(A) 서열의 길이: 29개 염기쌍(A) Sequence length: 29 base pairs

(B) 서열의 타입: 핵산(B) type of sequence: nucleic acid

(C) 쇄의 수: 1본쇄(C) Number of chains: 1 chain

(D) 토폴로지: 직쇄상(D) Topology: Straight-line

(ii) 분자의 타입: 다른 핵산(ii) Molecular type: other nucleic acid

(A) 기술: /desc="올리고뉴클레오티드 SF37"(A) Description: / desc = "oligonucleotide SF37"

(iii) 가설: 없음(iii) Hypothesis: None

(xi) 서열 6에 대한 서열 기술:(xi) Sequence description for sequence 6:

GCGGGATCCC CCACCGTACT CGTCAATTC 29GCGGGATCCC CCACCGTACT CGTCAATTC 29

(2) 서열 7에 대한 정보:(2) Information on SEQ ID NO: 7:

(i) 서열 특징:(i) Sequence characteristics:

(A) 서열의 길이: 45개 염기쌍(A) Sequence length: 45 base pairs

(B) 서열의 타입: 핵산(B) type of sequence: nucleic acid

(C) 쇄의 수: 1본쇄(C) Number of chains: 1 chain

(D) 토폴로지: 직쇄상(D) Topology: Straight-line

(ii) 분자의 타입: 다른 핵산(ii) Molecular type: other nucleic acid

(A) 기술: /desc="올리고뉴클레오티드 SA115"(A) Description: / desc = "Oligonucleotide SA115"

(iii) 가설: 없음(iii) Hypothesis: None

(xi) 서열 7에 대한 서열 기술:(xi) Sequence description for sequence 7:

GTCGAGCTCT CGGATCCTAA AACAATGGCC CCCCCGACCG ATGTC 45GTCGAGCTCT CGGATCCTAA AACAATGGCC CCCCCGACCG ATGTC 45

(2) 서열 8에 대한 정보:(2) Information about SEQ ID NO: 8:

(i) 서열 특징:(i) Sequence characteristics:

(A) 서열의 길이: 35개 염기쌍(A) Sequence length: 35 base pairs

(B) 서열의 타입: 핵산(B) type of sequence: nucleic acid

(C) 쇄의 수: 1본쇄(C) Number of chains: 1 chain

(D) 토폴로지: 직쇄상(D) Topology: Straight-line

(ii) 분자의 타입: 다른 핵산(ii) Molecular type: other nucleic acid

(A) 기술: /desc="올리고뉴클레오티드 SF30"(A) Description: / desc = "oligonucleotide SF30"

(iii) 가설: 없음(iii) Hypothesis: None

(xi) 서열 8에 대한 서열 기술:(xi) Sequence description for sequence 8:

CGCGGATCCA TGGGTCGCGA TGATCTCTCG CCTTC 35CGCGGATCCA TGGGTCGCGA TGATCTCTCG CCTTC 35

(2) 서열 9에 대한 정보:(2) Information on SEQ ID NO: 9:

(i) 서열 특징:(i) Sequence characteristics:

(A) 서열의 길이: 16개 아미노산(A) Sequence length: 16 amino acids

(B) 서열의 타입: 아미노산(B) Type of sequence: Amino acid

(C) 쇄의 수: 1본쇄(C) Number of chains: 1 chain

(D) 토폴로지: 직쇄상(D) Topology: Straight-line

(ii) 분자의 타입: 펩티드(ii) Type of molecule: Peptide

(iii) 가설: 없음(iii) Hypothesis: None

(v) 단편 타입: 내부(v) Short Type: Internal

(xi) 서열 9에 대한 서열 기술:(xi) Sequence description for sequence 9:

Val Pro Gly Pro Pro Ser Arg Ser Arg Val Ser Ile Ser Leu His AlaVal Pro Gly Pro Pro Ser Ser Arg Ser Val Ser Ile Ser Leu His Ala

1 5 10 151 5 10 15

(2) 서열 10에 대한 정보:(2) Information on SEQ ID NO: 10:

(i) 서열 특징:(i) Sequence characteristics:

(A) 서열의 길이: 30개 염기쌍(A) Sequence length: 30 base pairs

(B) 서열의 타입: 핵산(B) type of sequence: nucleic acid

(C) 쇄의 수: 1본쇄(C) Number of chains: 1 chain

(D) 토폴로지: 직쇄상(D) Topology: Straight-line

(ii) 분자의 타입: 다른 핵산(ii) Molecular type: other nucleic acid

(A) 기술: /desc="프라이머 SF77"(A) Description: / desc = "Primer SF77"

(iii) 가설: 없음(iii) Hypothesis: None

(xi) 서열 10에 대한 서열 기술:(xi) Sequence description for sequence 10:

GATCCGTAGG GGTCACGAAG TTCACTCGCA 30GATCCGTAGG GGTCACGAAG TTCACTCGCA 30

(2) 서열 11에 대한 정보:(2) Information on SEQ ID NO: 11:

(i) 서열 특징:(i) Sequence characteristics:

(A) 서열의 길이: 30개 염기쌍(A) Sequence length: 30 base pairs

(B) 서열의 타입: 핵산(B) type of sequence: nucleic acid

(C) 쇄의 수: 1본쇄(C) Number of chains: 1 chain

(D) 토폴로지: 직쇄상(D) Topology: Straight-line

(ii) 분자의 타입: 다른 핵산(ii) Molecular type: other nucleic acid

(A) 기술: /desc="프라이머 SF78"(A) Description: / desc = "Primer SF78"

(iii) 가설: 없음(iii) Hypothesis: None

(xi) 서열 11에 대한 서열 기술:(xi) Sequence description for SEQ ID NO: 11:

GATCTGCGAG TGAACTTCGT GACCCCTACG 30GATCTGCGAG TGAACTTCGT GACCCCTACG 30

Claims (31)

a) USP(Ultraspiracle) 수용체 폴리펩티드를 암호화하는 USP 수용체 발현 카셋트 및a) a USP receptor expression cassette encoding a USP (Ultraspiracle) receptor polypeptide and b) 표적 폴리펩티드를 암호화하는 표적 발현 카셋트를 포함하는, 유전자이식 식물 세포, 식물질 또는 식물 및 이의 자손.b) a transgenic plant cell, food material or plant and its offspring comprising a target expression cassette encoding the target polypeptide. 제1항에 있어서, 표적 발현 카셋트의 발현이 식물 수정을 간섭하는 식물 세포, 식물질 또는 식물.The plant cell, food material or plant according to claim 1, wherein the expression of the target expression cassette interferes with the plant modification. 식물 세포 또는 식물을 a) USP 수용체 폴리펩티드를 암호화하는 USP 수용체 발현 카셋트 및Plant cell or plant is a) a USP receptor expression cassette encoding a USP receptor polypeptide and b) 표적 폴리펩티드를 암호화하는 표적 발현 카셋트로 형질전환시킴을 포함하는, 제1항에 따른 식물 세포 또는 식물을 생산하는 방법.b) transforming the plant cell or plant according to claim 1 with a target expression cassette encoding the target polypeptide. 제3항에 있어서, 발현 카셋트로 형질전환된 식물 세포 또는 식물의 자손을 수득함을 포함하는 방법.4. The method of claim 3, comprising obtaining a plant cell or a progeny of a plant transformed with an expression cassette. 제1항에 있어서, 옥수수인 식물.The plant according to claim 1, which is corn. 제1항에 있어서, 밀인 식물.2. The plant according to claim 1, a) 식물에서 수용체 폴리펩티드를 발현시키는 단계 및a) expressing a receptor polypeptide in the plant and b) 식물을 유충 호르몬(juvenile hormone) 또는 이의 효능제와 접촉시키는 단계를 포함하여, 제1항에 따른 식물 또는 USP 수용체 폴리펩티드와 다른 제2 수용체 폴리펩티드를 암호화하는 제2 수용체 발현 카셋트를 추가로 포함하는 식물에서 유전자 발현을 조절하는 방법.b) additionally comprising a second receptor expression cassette encoding a second receptor polypeptide different from the plant or USP receptor polypeptide according to claim 1, comprising contacting the plant with a juvenile hormone or an agonist thereof To regulate gene expression in plants. 제7항에 있어서, 표적 폴리펩티드의 발현이 유충 호르몬 또는 이의 효능제의 존재하에 증가되거나 활성화되는 방법.8. The method of claim 7, wherein the expression of the target polypeptide is increased or activated in the presence of the nematicide or agonist thereof. 제7항에 있어서, 표적 폴리펩티드의 발현이 유충 호르몬 또는 이의 효능제의 존재하에 감소되거나 억제되는 방법.8. The method of claim 7, wherein the expression of the target polypeptide is reduced or suppressed in the presence of a nematicide or an agonist thereof. 제7항에 있어서, USP 수용체 폴리펩티드가 이종성 트랜스활성화(transactivation) 도메인을 포함하는 방법.8. The method of claim 7, wherein the USP receptor polypeptide comprises a heterologous transactivation domain. 제10항에 있어서, 이종성 트랜스활성화 도메인이 헤르페스 심플렉스(herpes simplex)의 VP16 단백질로부터의 트랜스활성화 도메인인 방법.11. The method of claim 10, wherein the heterologous transactivation domain is a transactivation domain from the VP16 protein of herpes simplex. 제7항에 있어서, 제2 수용체 폴리펩티드가 EcR, DHR38 및 RXR로 이루어진 그룹중에서 선택되는 방법.8. The method of claim 7, wherein the second receptor polypeptide is selected from the group consisting of EcR, DHR38, and RXR. 제7항에 있어서, 효능제가 페녹시카브, 디오페놀란, 키노프렌, 메토프렌, 하이드로프렌, 디오페놀란, 메토프렌산, 트리플루무론, 헥삼플루무론, 테플루벤주론, 플루페녹수론, 플루사이클록수론 및 루펜누론, 디플루벤주론 및 클로르플루주론으로 이루어진 그룹중에서 선택되는 방법.8. The method of claim 7, wherein the agonist is selected from the group consisting of phenoxycarb, diophenolol, quinoprene, methopren, hydrofren, diophenolol, methoprenic acid, triflumuron, hexamflumuron, teflubenzuron, flufenoxuron, ≪ / RTI > cyclodextrins, cyclosuurons, and leupenuron, diffluenzuron, and chlorflualuron. 제7항에 있어서, 표적 발현 카셋트가 1 내지 11개 카피의 반응 요소를 포함하는 5' 조절 영역을 포함하는 방법.8. The method of claim 7, wherein the target expression cassette comprises a 5 'regulatory region comprising from 1 to 11 copies of a response element. a) 식물에서 수용체 폴리펩티드 또는 폴리펩티드들을 발현시키는 단계 및a) expressing a receptor polypeptide or polypeptides in the plant and b) 식물을 유충 호르몬 또는 이의 효능제와 접촉시키는 단계를 포함하는, 제2항에 따른 식물 또는 제2 수용체 폴리펩티드를 암호화하는 제2 수용체 발현 카셋트를 추가로 포함하는 식물의 수정을 조절하는 방법.b) regulating the plant modification, wherein the plant further comprises a second receptor expression cassette encoding a plant or a second receptor polypeptide according to claim 2, comprising contacting the plant with an insect hormone or an agonist thereof. 제15항에 있어서, 표적 폴리펩티드의 발현이 유충 호르몬 또는 이의 효능제의 존재하에 증가되거나 활성화되는 방법.16. The method of claim 15, wherein the expression of the target polypeptide is increased or activated in the presence of a nematicide or agonist thereof. 제15항에 있어서, 표적 폴리펩티드의 발현이 유충 호르몬 또는 이의 효능제의 존재하에 감소되거나 억제되는 방법.16. The method of claim 15, wherein the expression of the target polypeptide is reduced or suppressed in the presence of the nematicide or agonist thereof. 제15항에 있어서, USP 또는 제2 수용체 발현 카셋트가 수용체 폴리펩티드에 대한 암호화 서열에 작동가능하게 연결된 약(anther)-특이적 프로모터를 포함하는 방법.16. The method of claim 15, wherein the USP or second receptor expression cassette comprises a anther-specific promoter operably linked to a coding sequence for a receptor polypeptide. 제15항에 있어서, USP 또는 제2 수용체 발현 카셋트가 수용체 폴리펩티드에 대한 암호화 서열에 작동가능하게 연결된 암술-특이적 프로모터를 포함하는 방법.16. The method of claim 15, wherein the USP or second receptor expression cassette comprises a pistil-specific promoter operably linked to a coding sequence for a receptor polypeptide. 제15항에 있어서, 표적 폴리펩티드가 리보뉴클레아제 바르나제인 방법.16. The method of claim 15, wherein the target polypeptide is ribonuclease vardenase. 제15항에 있어서, 표적 발현 카셋트가 수정을 무력화하는 안티-센스 서열을 암호화하는 방법.16. The method of claim 15, wherein the target expression cassette encodes an anti-sense sequence that disrupts the modification. 제15항에 있어서, 표적 폴리펩티드가 효과적인 수정을 회복하는 방법.16. The method of claim 15, wherein the target polypeptide restores an effective modification. 제22항에 있어서, 표적 폴리펩티드가 리보뉴클레아제 억제제 바르스타인 방법.23. The method of claim 22, wherein the target polypeptide is a ribonuclease inhibitor Varustin. a) 식물 세포를 USP 수용체 폴리펩티드를 암호화하는 USP 수용체 발현 카셋트 및 표적 폴리펩티드를 암호화하는 표적 발현 카셋트로 형질전환시키는 단계;a) transforming the plant cell with a USP receptor expression cassette encoding a USP receptor polypeptide and a target expression cassette encoding the target polypeptide; b) 식물 세포에서 USP 수용체 폴리펩티드를 발현시키는 단계;b) expressing a USP receptor polypeptide in a plant cell; c) 식물 세포를 시험 물질과 접촉시키는 단계;c) contacting the plant cell with the test substance; d) 표적 폴리펩티드의 발현을 측정하는 단계 및d) measuring the expression of the target polypeptide, and e) 표적 폴리펩티드의 발현을 현저히 활성화시키거나 억제시키는 시험 물질을 확인하는 단계를 포함하는, 식물 세포 환경에서 표적 발현 카셋트의 발현을 활성화시키거나 억제시키는 USP 수용체 폴리펩티드의 리간드를 확인하는 방법.e) identifying a ligand of a USP receptor polypeptide that activates or inhibits the expression of the target expression cassette in a plant cell environment, comprising identifying a test substance that significantly activates or inhibits expression of the target polypeptide. 제24항에 있어서, 식물 세포를 USP 수용체 폴리펩티드와 다른 제2 수용체 폴리펩티드를 암호화하는 제2 수용체 발현 카셋트로 형질전환시키고 제2 수용체 폴리펩티드를 발현시킴을 추가로 포함하는 방법.25. The method of claim 24, further comprising transforming the plant cell with a second receptor expression cassette encoding a second receptor polypeptide different from the USP receptor polypeptide and expressing a second receptor polypeptide. 제24항에 있어서, 표적 폴리펩티드의 발현이 정성적으로 측정되는 방법.25. The method of claim 24, wherein the expression of the target polypeptide is qualitatively determined. 제24항에 있어서, 표적 폴리펩티드의 발현이 정량적으로 측정되는 방법.25. The method of claim 24, wherein the expression of the target polypeptide is quantitatively determined. a) 본 기술분야에 공지된 방법에 따라 신규한 시험 물질을 합성하는 단계;a) synthesizing a novel test substance according to a method known in the art; b) 식물 세포를 USP 수용체 폴리펩티드를 암호화하는 USP 수용체 발현 카셋트 및 표적 폴리펩티드를 암호화하는 표적 발현 카셋트로 형질전환시키는 단계;b) transforming the plant cell with a USP receptor expression cassette encoding a USP receptor polypeptide and a target expression cassette encoding the target polypeptide; c) 형질전환된 식물 세포의 자손 세포를 배양하는 단계;c) culturing the offspring cells of the transformed plant cells; d) 자손 세포에서 USP 수용체 폴리펩티드를 발현시키는 단계;d) expressing a USP receptor polypeptide in offspring cells; e) 자손 세포를 단계 a)의 시험 물질과 접촉시키는 단계;e) contacting the offspring cells with the test material of step a); f) 표적 폴리펩티드의 발현을 측정하는 단계;f) measuring the expression of the target polypeptide; g) 단계 a)에 따른 상이한 시험 물질을 사용하여 방법 단계 e) 및 f)를 반복하는 단계;g) repeating the process steps e) and f) using different test materials according to step a); h) 표적 폴리펩티드의 발현을 현저히 활성화하거나 억제시키는 시험 물질을 선별하는 단계 및h) selecting a test substance that significantly activates or inhibits the expression of the target polypeptide; and i) 방법 단계 h)에서 선별된 물질에 대해 방법 단계 a)를 반복하는 단계를 포함하는, USP 수용체 폴리펩티드의 리간드를 생산하는 방법.i) The method comprises repeating the method step a) for the selected material in step h), wherein the ligand of the USP receptor polypeptide is produced. 제28항에 따른 방법에 의해 수득할 수 있는 USP 수용체의 리간드.29. A ligand of a USP receptor obtainable by the method of claim 28. a) USP 수용체 폴리펩티드를 암호화하는 USP 수용체 발현 카셋트 및a) a USP receptor expression cassette encoding a USP receptor polypeptide and b) 표적 폴리펩티드를 암호화하는 표적 발현 카셋트를 포함하는 유전자이식 식물질 또는 식물이 사용되는 농업적 방법.b) an agricultural method in which a transgenic material or plant containing a target expression cassette encoding a target polypeptide is used. 제1항에 따른 식물에서 표적 폴리펩티드의 발현을 조절하기 위한 유충 호르몬 또는 이의 효능제의 용도.Use of a larval hormone or agonist for modulating the expression of a target polypeptide in a plant according to claim 1.
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